KR20200050968A - Composition, film, method for forming film, and method for manufacturing patterned substrate - Google Patents
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Abstract
용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 형성할 수 있는 조성물, 막, 막의 형성 방법 및 패터닝된 기판의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다. 본 발명은, 하기 식 (1)로 표시되는 기를 갖고, 분자량이 200 이상이고, 탄소 원자의 함유율이 40질량% 이상인 화합물과, 용매를 함유하는 조성물이다. 하기 식 (1) 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. Ar1은 환원수 6 내지 20의 아렌 또는 헤테로아렌으로부터 (n+3)개의 수소 원자를 제외한 기이다. X는 산소 원자, -CR3R4-, -CR3R4-O- 또는 -O-CR3R4-이다.
It is an object of the present invention to provide a composition capable of forming a film excellent in flatness, wet peeling resistance and pattern bending resistance while maintaining solvent resistance, a film, a method for forming a film, and a method for manufacturing a patterned substrate. The present invention is a composition containing a compound having a group represented by the following formula (1), a molecular weight of 200 or more, a content of carbon atoms of 40 mass% or more, and a solvent. In the following formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other It is part of the alicyclic structure of 3 to 20 of reduced water that is composed of the carbon atoms to which they are attached. Ar 1 is a group excluding (n + 3) hydrogen atoms from arenes or heteroarenes of reduced water 6 to 20. X is an oxygen atom, -CR 3 R 4 -, -CR 3 R 4 -O- , or -O-CR 3 R 4 - a.
Description
본 발명은 조성물, 막, 막의 형성 방법 및 패터닝된 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition, a film, a method of forming a film and a method of manufacturing a patterned substrate.
반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 높은 집적도를 얻기 위해서 다층 레지스트 프로세스가 사용되고 있다. 이 프로세스에서는, 먼저 기판의 적어도 한쪽 면측에 레지스트 하층막 형성용 조성물을 도공한 후, 얻어진 도공막을 가열함으로써, 레지스트 하층막을 형성하고, 이 레지스트 하층막의 상기 기판과는 반대인 면측에 레지스트 조성물 등을 사용해서 레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 이 레지스트 패턴을 마스크로 해서 레지스트 하층막을 에칭하고, 얻어진 레지스트 하층막 패턴을 마스크로 해서 추가로 기판을 에칭함으로써, 기판에 원하는 패턴을 형성하고, 패터닝된 기판을 얻을 수 있다. 이러한 다층 레지스트 프로세스에 사용되는 레지스트 하층막에는, 용매 내성 등의 일반 특성이 요구된다.In the manufacture of semiconductor devices, a multilayer resist process is used to obtain high integration. In this process, first, a composition for forming a resist underlayer film is coated on at least one side of the substrate, and then, by heating the obtained coating film, a resist underlayer film is formed, and a resist composition or the like on the side opposite to the substrate of the resist underlayer film is applied. To form a resist pattern. Subsequently, the resist underlayer film is etched using this resist pattern as a mask, and the substrate is further etched using the obtained resist underlayer film pattern as a mask, thereby forming a desired pattern on the substrate and obtaining a patterned substrate. The resist underlayer film used in such a multilayer resist process requires general properties such as solvent resistance.
또한, 최근에는, 복수종의 트렌치, 특히 서로 다른 애스펙트비를 갖는 트렌치를 갖는 기판에 패턴을 형성하는 경우가 증가되고 있다. 이 경우, 레지스트 하층막 형성용 조성물에는, 이들 트렌치를 충분히 매립할 수 있음과 함께, 높은 평탄성을 갖는 막을 형성할 수 있는 것이 요구된다. 이들 요구에 대하여, 레지스트 하층막 형성용 조성물에 함유되는 중합체 등의 구조나 포함되는 관능기에 대해서 다양한 검토가 행해지고 있다(일본특허공개 제2004-177668호 공보 참조).In addition, in recent years, the case of forming a pattern on a plurality of types of trenches, especially substrates having trenches having different aspect ratios, has increased. In this case, the composition for forming a resist underlayer film is required to sufficiently fill these trenches and to form a film having high flatness. In response to these demands, various studies have been conducted on structures such as polymers contained in the composition for forming a resist underlayer film and functional groups contained therein (see Japanese Patent Laid-Open No. 2004-177668).
또한, 실제 반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 기판 상에 규소 함유막을 형성했을 때 또는 레지스트막을 패터닝했을 때 문제가 발생한 경우에, 재가공을 행하는 경우가 있다. 재가공 시, 제거하고자 하는 막이 규소 함유막인 경우, 이 규소 함유막의 제거 방법으로서, 염기성액으로 웨트 박리 처리할 것이 제안되어 있다(국제공개 제2015/146524호 및 일본특허공개 제2017-92433호 공보 참조). 이때, 기판과 규소 함유막 사이에 레지스트 하층막을 갖고 있는 경우, 레지스트 하층막에는 상기 염기성액에 대하여, 웨트 박리 내성을 가질 것이 요구된다.In addition, in the manufacture of an actual semiconductor device, reprocessing may be performed when a problem occurs when a silicon-containing film is formed on a substrate or when a resist film is patterned. When the film to be removed is a silicon-containing film during re-processing, a method of removing the silicon-containing film is proposed to perform a wet peeling treatment with a basic solution (International Publication Nos. 2015/146524 and Japanese Patent Publication No. 2017-92433). Reference). At this time, when a resist underlayer film is provided between the substrate and the silicon-containing film, the resist underlayer film is required to have wet peel resistance against the basic liquid.
또한, 최근에는, 형성하는 기판 패턴의 미세화의 진행에 수반하여, 레지스트 하층막에는 형성된 하층막 패턴을 마스크로 해서 기판을 에칭할 때 그의 굴곡이 적어, 굴곡 내성이 우수할 것도 요구되고 있다.In addition, in recent years, with the progress of miniaturization of the substrate pattern to be formed, the resist underlayer film has little curvature when etching the substrate using the formed underlayer film pattern as a mask, and it is also required to have excellent bending resistance.
그러나, 상기 종래의 조성물로는, 이들 요구를 충분히 충족시킬 수는 없었다.However, with the above-mentioned conventional composition, these demands could not be sufficiently satisfied.
본 발명은, 이상과 같은 사정에 기초해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 형성할 수 있는 조성물, 막, 막의 형성 방법 그리고 패터닝된 기판의 제조 방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made on the basis of the above circumstances, the purpose of which is to maintain a solvent resistance while maintaining a flatness, wet peel resistance, and a pattern capable of forming a film excellent in bending resistance, a film, a film forming method and patterning It is to provide a method of manufacturing a substrate.
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 발명은, 하기 식 (1)로 표시되는 기 (이하, 「기 (I)」이라고도 한다)를 갖고, 분자량이 200 이상이고, 탄소 원자의 함유율이 40질량% 이상인 화합물(이하, 「[A] 화합물」이라고도 한다)과, 용매(이하, 「[B] 용매」라고도 한다)를 함유하는 조성물이다.The invention made to solve the above problems has a group represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as "group (I)"), a molecular weight of 200 or more, a carbon atom content of 40% by mass or more It is a composition containing (hereinafter, also referred to as "[A] compound") and a solvent (hereinafter, also referred to as "[B] solvent").
(식 (1) 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. Ar1은 환원수 6 내지 20의 아렌 또는 헤테로아렌으로부터 (n+3)개의 수소 원자를 제외한 기이다. X는 산소 원자, -CR3R4-, -CR3R4-O- 또는 -O-CR3R4-이다. R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. n은 0 내지 9의 정수이다. n이 1인 경우, R5는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n이 2 이상인 경우, 복수의 R5는 서로 동일하거나 혹은 상이하고, 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 복수의 R5 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 원자쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. *은 상기 [A] 화합물에 있어서의 상기 식 (1)로 표시되는 기 이외의 부분과의 결합 부위를 나타낸다.)(In formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other) These are part of the alicyclic structure of reduced
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 다른 발명은, 당해 조성물로 형성되는 막이다.Another invention made to solve the above problems is a film formed from the composition.
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 또 다른 발명은, [A] 화합물과, [B] 용매를 함유하는 조성물을 기판의 적어도 한쪽 면측에 도공하는 공정(이하, 「도공 공정 (I)」이라고도 한다)과, 상기 도공 공정 (I)에 의해 형성된 도공막을 가열하는 공정(이하, 「가열 공정 (I)」이라고도 한다)을 구비하는 막의 형성 방법(이하, 「막의 형성 방법 (I)」이라고도 한다)이다.Another invention made to solve the above problems is a step of coating a composition containing the compound [A] and the solvent [B] on at least one side of the substrate (hereinafter also referred to as "the coating step (I)"). , It is a method of forming a film (hereinafter also referred to as a "film forming method (I)") including a process of heating the coated film formed by the coating process (I) (hereinafter also referred to as "heating process (I)").
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 또 다른 발명은, [A] 화합물과, [B] 용매를 함유하는 조성물을 기판의 적어도 한쪽 면측에 도공하는 공정(이하, 「도공 공정 (II)」라고도 한다)과, 상기 도공 공정 (II)에 의해 형성된 도공막을 300℃ 이상의 온도에서 가열하는 공정(이하, 「가열 공정 (II)」라고도 한다)을 구비하는 막의 형성 방법(이하, 「막의 형성 방법 (II)」라고도 한다)이다.Another invention made to solve the above problems is a step of coating a composition containing the compound [A] and the solvent [B] on at least one side of the substrate (hereinafter also referred to as "the coating step (II)"). , A film forming method (hereinafter referred to as a "film forming method (II)") comprising a step of heating the coated film formed by the coating process (II) at a temperature of 300 DEG C or higher (hereinafter also referred to as "heating process (II)") It is also called).
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 또 다른 발명은, [A] 화합물과, [B] 용매를 함유하는 조성물을 기판의 적어도 한쪽 면측에 도공하는 공정(이하, 「도공 공정 (III)」이라고도 한다)과, 상기 도공 공정 (III)에 의해 형성된 도공막을 가열하는 공정(이하, 「가열 공정 (III)」이라고도 한다)과, 상기 가열 공정 (III)에 의해 형성된 막의 상기 기판과는 반대인 면측에 규소 함유막을 형성하는 공정(이하, 「규소 함유막 형성 공정 (I)」이라고도 한다)과, 염기성액에 의해 상기 규소 함유막을 제거하는 공정(이하, 「규소 함유막 제거 공정」이라고도 한다)을 구비하는 패터닝된 기판의 제조 방법(이하, 「패터닝된 기판의 제조 방법 (I)」이라고도 한다)이다.Another invention made to solve the above problems is a step of coating a composition containing a compound [A] and a solvent [B] on at least one side of a substrate (hereinafter also referred to as a "coating step (III)"). , The process of heating the coating film formed by the coating process (III) (hereinafter also referred to as "heating process (III)"), and silicon contained on the side opposite to the substrate of the film formed by the heating process (III) Patterning comprising a process of forming a film (hereinafter also referred to as a "silicon-containing film forming process (I)") and a process of removing the silicon-containing film by a basic liquid (hereinafter also referred to as a "silicon-containing film removal process") It is a manufacturing method of a substrate (hereinafter also referred to as "the manufacturing method of a patterned substrate (I)").
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 또 다른 발명은, [A] 화합물과, [B] 용매를 함유하는 조성물을 기판의 적어도 한쪽 면측에 도공하는 공정(이하, 「도공 공정 (IV)」라고도 한다)과, 상기 도공 공정 (IV)에 의해 형성된 도공막을 가열하는 공정(이하, 「가열 공정 (IV)」라고도 한다)과, 상기 가열 공정 (IV)에 의해 형성된 막의 상기 기판과는 반대인 면측에 규소 함유막을 형성하는 공정(이하, 「규소 함유막 형성 공정 (II)」라고도 한다)과, 상기 규소 함유막의 상기 기판과는 반대인 면측에 레지스트 패턴을 형성하는 공정(이하, 「레지스트 패턴 형성 공정 (II)」라고도 한다)과, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭을 행하는 공정(이하, 「에칭 공정 (II)」라고도 한다)을 구비하는 패터닝된 기판의 제조 방법(이하, 「패터닝된 기판의 제조 방법 (II)」라고도 한다)이다.Another invention made to solve the above problems is a step of coating a composition containing the compound [A] and the solvent [B] on at least one side of the substrate (hereinafter also referred to as "the coating step (IV)"). , The process of heating the coating film formed by the coating process (IV) (hereinafter also referred to as "heating process (IV)"), and silicon contained on the side of the film formed by the heating process (IV) opposite to the substrate A process of forming a film (hereinafter also referred to as a "silicon-containing film forming process (II)"), and a process of forming a resist pattern on a side opposite to the substrate of the silicon-containing film (hereinafter, referred to as a "resist pattern forming process (II) ) '' And a process of performing etching using the resist pattern as a mask (hereinafter also referred to as "etching process (II)") (hereinafter referred to as "a method of manufacturing a patterned substrate") (II) Also do).
본 발명의 조성물은, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 형성할 수 있다. 본 발명의 막은, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수하다. 본 발명의 막 형성 방법에 의하면, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 형성할 수 있다. 본 발명의 패터닝된 기판의 제조 방법에 의하면, 상기 형성된 우수한 막을 사용함으로써, 양호한 패터닝된 기판을 얻을 수 있다. 따라서, 이들은, 금후 더욱 미세화가 진행될 것으로 예상되는 반도체 디바이스의 제조 등에 적합하게 사용할 수 있다.The composition of the present invention can form a film excellent in flatness, wet peeling resistance and pattern bending resistance while maintaining solvent resistance. The film of the present invention is excellent in flatness, wet peeling resistance and bending resistance of the pattern while maintaining solvent resistance. According to the film forming method of the present invention, a film excellent in flatness, wet peeling resistance and pattern bending resistance can be formed while maintaining solvent resistance. According to the method for manufacturing a patterned substrate of the present invention, a good patterned substrate can be obtained by using the formed excellent film. Therefore, these can be suitably used for the manufacture of semiconductor devices, etc., which are expected to be further refined in the future.
도 1은 평탄성의 평가 방법을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 2는 굴곡 내성의 평가 방법을 설명하기 위한 모식적인 평면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for evaluating flatness.
2 is a schematic plan view for explaining a method for evaluating flexural resistance.
<조성물><Composition>
당해 조성물은, [A] 화합물과 [B] 용매를 함유한다. 당해 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에 있어서, 임의 성분을 함유하고 있어도 된다. 이하, 각 성분에 대해서 설명한다.The composition contains the [A] compound and the [B] solvent. The said composition may contain arbitrary components in the range which does not impair the effect of this invention. Hereinafter, each component is demonstrated.
<[A] 화합물><[A] compound>
[A] 화합물은 기 (I)을 갖고, 분자량이 200 이상이고, 탄소 원자의 함유율이 40질량% 이상인 화합물이다. [A] 화합물은, 1개의 기 (I)을 갖고 있어도 되고, 2 이상의 기 (I)을 갖고 있어도 된다. [A] 화합물은 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.The compound [A] is a compound having a group (I), a molecular weight of 200 or more, and a content of carbon atoms of 40 mass% or more. [A] The compound may have one group (I) or may have two or more groups (I). [A] The compound may be used alone or in combination of two or more.
당해 조성물은, [A] 화합물을 가짐으로써, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 형성할 수 있다. 당해 조성물이, 상기 구성을 구비함으로써 상기 효과를 발휘하는 이유에 대해서는 반드시 명확하지 않지만, 예를 들어 이하와 같이 추정할 수 있다. 즉, [A] 화합물은, 비교적 고온이 되지 않으면 가교되지 않고 경화가 일어나지 않으므로, 경화하기 전까지 조성물의 유동성이 높은 상태를 유지할 수 있다고 생각된다. 따라서, 형성되는 막의 평탄성이 향상되는 것이라 생각된다. 또한, [A] 화합물은, Ar1의 아렌 또는 헤테로아렌의 환에 결합하는 산소 원자에 -CR1R2-기가 인접하는 구조를 갖고 있다. 이 구조는, 고온에서 가열한 경우에도, 비교적 산화 분해를 받기 어렵다. 그 때문에, 형성되는 막에 있어서, 페놀성 수산기의 생성이 억제되고, 그 결과, 염기성액에 대한 웨트 박리 내성이 향상된다고 생각된다. 또한, [A] 화합물이, 상술한 구조를 가짐으로써, 강도가 적절하게 높아짐으로써 패턴의 굴곡 내성이 향상된다고 생각된다.By having the [A] compound, the composition can form a film excellent in flatness, wet peeling resistance and bending resistance of the pattern while maintaining solvent resistance. Although the reason why the said composition exhibits the said effect by providing the said structure is not necessarily clear, it can estimate as follows, for example. That is, it is considered that the [A] compound is not crosslinked and curing does not occur unless the temperature is relatively high, so that the fluidity of the composition can be maintained before curing. Therefore, it is considered that the flatness of the formed film is improved. Furthermore, [A] compounds, -CR 1 R 2 to the oxygen atom bonded to the ring of the arene or heterocyclic arene of Ar 1 - has a structure adjacent groups. Even when heated at a high temperature, this structure is relatively hard to undergo oxidative decomposition. Therefore, in the formed film, the formation of phenolic hydroxyl groups is suppressed, and as a result, it is considered that the resistance to wet peeling to the basic liquid is improved. Moreover, it is thought that the bending resistance of a pattern improves because the [A] compound has the structure mentioned above, and the intensity | strength increases suitably.
[기 (I)][Group (I)]
기 (I)은 하기 식 (1)로 표시되는 기이다.The group (I) is a group represented by the following formula (1).
상기 식 (1) 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. Ar1은 환원수 6 내지 20의 아렌 또는 헤테로아렌으로부터 (n+3)개의 수소 원자를 제외한 기이다. X는 산소 원자, -CR3R4-, -CR3R4-O- 또는 -O-CR3R4-이다. R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. n은 0 내지 9의 정수이다. n이 1인 경우, R5는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n이 2 이상인 경우, 복수의 R5는 서로 동일하거나 혹은 상이하고, 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 복수의 R5 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 원자쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. *은 상기 [A] 화합물에 있어서의 기 (I) 이외의 부분과의 결합 부위를 나타낸다. 부언하면, 「유기기」란, 적어도 1개의 탄소 원자를 포함하는 기를 말한다.In the formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other It is part of the alicyclic structure of 3 to 20 of reduced water that is composed of the carbon atoms to which they are attached. Ar 1 is a group excluding (n + 3) hydrogen atoms from arenes or heteroarenes of reduced water 6 to 20. X is an oxygen atom, -CR 3 R 4 -, -CR 3 R 4 -O- , or -O-CR 3 R 4 - a. R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other to form a carbon atom to which they are bonded. It is a part of the alicyclic structure of the reduced water 3-20 comprised. n is an integer from 0 to 9. When n is 1, R 5 is a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. When n is 2 or more, a plurality of R 5 s are the same or different from each other, and are a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two or more of the plurality of R 5s are combined with each other to give them It is a part of the ring structure of reduced water 4 to 20 which is composed together with the bonding atom chain. * Represents the binding site with the part other than group (I) in the said [A] compound. Incidentally, "organic group" refers to a group containing at least one carbon atom.
R1 내지 R4로 표시되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기 등의 알킬기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등의 알케닐기, 에티닐기, 프로피닐기, 부티닐기 등의 알키닐기 등의 쇄상 탄화수소기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 시클로알킬기, 시클로프로페닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기 등의 시클로알케닐기, 노르보르닐기, 아다만틸기 등의 가교 환 탄화수소기 등의 지환식 탄화수소기, 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기 등의 아릴기, 벤질기, 페네틸기, 나프틸메틸기 등의 아르알킬기 등의 방향족 탄화수소기 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 to R 4 include, for example, alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group and pentyl group, alkenyl groups such as ethenyl group, propenyl group and butenyl group. , Chain hydrocarbon groups such as alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, butynyl group, cycloalkyl groups such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloalkenyl groups such as cyclopentenyl group, cyclohexenyl group, nor Alicyclic hydrocarbon groups such as a crosslinked ring hydrocarbon group such as a carbonyl group, adamantyl group, aryl groups such as a phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, and naphthylmethyl group; And aromatic hydrocarbon groups.
R1 내지 R4로 표시되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기로서는, 예를 들어 상기 R1 내지 R4의 1가의 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부를 불소 원자로 치환한 기 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 to R 4 include, for example, a group in which part or all of the hydrogen atoms of the monovalent hydrocarbon group of R 1 to R 4 are substituted with fluorine atoms. Can be.
상기 R1 내지 R4의 기가 구성하는 환원수 3 내지 20의 환 구조로서는, 예를 들어 시클로프로판 구조, 시클로펜탄 구조, 시클로헥산 구조 등의 시클로알칸 구조, 노르보르난 구조, 아다만탄 구조 등의 가교 구조 등을 들 수 있다.Examples of the ring structure of reduced
R1 및 R2로서는, 수소 원자, 불소 원자 또는 알킬기가 바람직하다.As R 1 and R 2 , a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group is preferable.
Ar1을 부여하는 환원수 6 내지 20의 아렌으로서는, 예를 들어 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 테트라센, 피렌, 트리페닐렌, 페릴렌 등을 들 수 있다. 이들 중에서 벤젠 또는 나프탈렌이 바람직하고, 벤젠이 보다 바람직하다.Examples of the arnes having 6 to 20 of reducing water to which Ar 1 is given include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, pyrene, triphenylene, and perylene. Of these, benzene or naphthalene is preferred, and benzene is more preferred.
Ar1을 부여하는 환원수 6 내지 20의 헤테로아렌으로서는, 예를 들어 피리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 인돌, 피란, 벤조피란, 벤조푸란, 벤조티오펜 등을 들 수 있다.Examples of the heteroarene having 6 to 20 of reducing water to give Ar 1 include pyridine, quinoline, isoquinoline, indole, pyran, benzopyran, benzofuran, and benzothiophene.
상기 식 (1)의 Ar1에 결합하고 있는 산소 원자 및 X로 표시되는 기는, 각각 Ar1의 방향환에 있어서의 서로 인접하는 탄소 원자에 결합하고 있다.The oxygen atom and the group represented by X bonded to Ar 1 in the formula (1) are each bonded to carbon atoms adjacent to each other in the aromatic ring of Ar 1 .
X로서는, 산소 원자 또는 -CR3R4-O-이 바람직하고, 산소 원자가 보다 바람직하다.As X, an oxygen atom or -CR 3 R 4 -O- is preferable, and an oxygen atom is more preferable.
R3 및 R4로서는, 수소 원자가 바람직하다.As R 3 and R 4 , a hydrogen atom is preferable.
R5로 표시되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기, 이 탄화수소기의 탄소-탄소간 또는 이 탄화수소기와 R5가 결합하는 원자 사이에 2가의 헤테로 원자 함유기를 포함하는 기 (α), 상기 탄화수소기 및 기 (α)가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부를 1가의 헤테로 원자 함유기로 치환한 기 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 5 include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, between carbon-carbon of the hydrocarbon group, or between the hydrocarbon group and the atom to which R 5 is bonded. The group (a) containing a pseudo hetero atom-containing group, the group which substituted part or all of the hydrogen atom of the said hydrocarbon group and group ((alpha)) with a monovalent hetero atom containing group, etc. are mentioned.
탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기로서는, 상술한 R1 내지 R4로 표시되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기와 마찬가지인 기 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include the same groups as the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 to R 4 described above.
2가의 헤테로 원자 함유기로서는, 예를 들어 -CO-, -CS-, -NH-, -O-, -S-, 이들을 조합한 기 등을 들 수 있다.Examples of the divalent hetero atom-containing group include -CO-, -CS-, -NH-, -O-, -S-, and combinations thereof.
탄화수소기의 탄소-탄소간 또는 탄화수소기와 R5가 결합하는 원자 사이에 2가의 헤테로 원자 함유기를 포함하는 기 (α)로서는, 예를 들어Examples of the group (α) containing a divalent hetero atom-containing group between the carbon-carbon of the hydrocarbon group or between the hydrocarbon group and the atom to which R 5 is bonded, for example
옥소알킬기, 티오알킬기, 알킬아미노알킬기, 알콕시알킬기, 알킬티오알킬기 등의 헤테로 원자 함유 쇄상기,Hetero atom-containing chains such as oxoalkyl groups, thioalkyl groups, alkylaminoalkyl groups, alkoxyalkyl groups, and alkylthioalkyl groups,
옥소시클로알킬기, 티오시클로알킬기 등의 헤테로 원자 치환 지환식 기,Hetero atom-substituted alicyclic groups such as oxocycloalkyl groups and thiocycloalkyl groups,
아자시클로알킬기, 옥사시클로알킬기, 티아시클로알킬기, 옥소시클로알케닐기, 옥사티아시클로알킬기 등의 지방족 복소환기,Aliphatic heterocyclic groups such as azacycloalkyl groups, oxacycloalkyl groups, thiacycloalkyl groups, oxocycloalkenyl groups, and oxathiacycloalkyl groups;
피롤릴기, 피리딜기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 푸릴기, 피라닐기, 티에닐기, 벤조티오페닐기 등의 헤테로아릴기 등의 방향족 복소환기 등을 들 수 있다.And aromatic heterocyclic groups such as heteroaryl groups such as pyrrolyl group, pyridyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, furyl group, pyranyl group, thienyl group, and benzothiophenyl group.
1가의 헤테로 원자 함유기로서는, 예를 들어 히드록시기, 술파닐기, 시아노기, 니트로기, 할로겐 원자 등을 들 수 있다.As a monovalent hetero atom containing group, a hydroxyl group, a sulfanyl group, a cyano group, a nitro group, a halogen atom etc. are mentioned, for example.
n으로서는, 0 내지 3이 바람직하고, 0 내지 2가 보다 바람직하고, 0 또는 1이 더욱 바람직하고, 0이 특히 바람직하다.As n, 0-3 are preferable, 0-2 are more preferable, 0 or 1 is still more preferable, and 0 is especially preferable.
복수의 R5 중 2개 이상이 구성하는 환원수 4 내지 20의 환 구조로서는, 예를 들어 시클로헥산 구조, 시클로헥센 구조 등의 지환 구조, 아자시클로헥산 구조, 아자시클로헥센 구조 등의 지방족 복소환 구조, 벤젠 구조, 나프탈렌 구조 등의 방향환 구조, 피리딘 구조 등의 방향족 복소환 구조 등을 들 수 있다.Examples of the ring structure of 4 to 20 of reduced water constituting two or more of the plurality of R 5 include, for example, alicyclic structures such as cyclohexane structure and cyclohexene structure, and aliphatic heterocyclic structures such as azacyclohexane structure and azacyclohexene structure. , Aromatic heterocyclic structures such as an aromatic ring structure such as a benzene structure and a naphthalene structure, and a pyridine structure.
[A] 화합물이 갖는 기 (I)의 수의 하한으로서는, 2가 바람직하고, 3이 보다 바람직하다. 상기 수의 상한으로서는, 6이 바람직하고, 5가 보다 바람직하다. [A] 화합물에 있어서의 기 (I)의 수를 상기 범위로 함으로써, 형성되는 막 중의 가교도가 높아지고, 당해 조성물의 경화성이 보다 향상된다.As the lower limit of the number of groups (I) of the compound [A], 2 is preferable, and 3 is more preferable. As an upper limit of the said number, 6 is preferable and 5 is more preferable. By setting the number of groups (I) in the compound (A) within the above range, the degree of crosslinking in the formed film is increased, and the curability of the composition is further improved.
[A] 화합물로서는, 예를 들어 하기 식 (2)로 표시되는 화합물(이하, 「화합물 (i)」이라 한다), 수지(이하, 「수지 (i)」이라 한다) 등을 들 수 있다. 이하, 화합물 (i), 수지 (i)의 순으로 설명한다.Examples of the compound [A] include compounds represented by the following formula (2) (hereinafter referred to as “compound (i)”), resins (hereinafter referred to as “resin (i)”), and the like. Hereinafter, it demonstrates in order of compound (i) and resin (i).
[화합물 (i)][Compound (i)]
화합물 (i)은, 하기 식 (2)로 표시되는 화합물이다.Compound (i) is a compound represented by the following formula (2).
상기 식 (2) 중, R1, R2, Ar1, X 및 n은 상기 식 (1)과 동일한 의미이다. n이 0인 경우, R6은 탄소수 1 내지 60의 (m+k)가의 유기기이다. n이 1인 경우, R5는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R6은 탄소수 1 내지 60의 (m+k)가의 유기기이거나, 또는 R5와 R6이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. n이 2 이상인 경우, 복수의 R5는 서로 동일하거나 혹은 상이하며 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R6은 탄소수 1 내지 60의 (m+k)가의 유기기이거나, 복수의 R5 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 원자쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이고, R6은 탄소수 1 내지 60의 (m+k)가의 유기기이거나, 또는 복수의 R5 중 1개 이상과 R6이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. m은 1 내지 10의 정수이다. R7은 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. k는 0 내지 9의 정수이다. 단, m+k는 10 이하이다. m이 2 이상인 경우, 복수의 R1은 서로 동일하거나 또는 상이하고, 복수의 R2는 서로 동일하거나 또는 상이하고, 복수의 X는 서로 동일하거나 또는 상이하고, 복수의 Ar1은 서로 동일하거나 또는 상이하고, 복수의 n은 서로 동일하거나 또는 상이하다. k가 2 이상인 경우, 복수의 R7은 서로 동일하거나 또는 상이하다.In the formula (2), R 1 , R 2 , Ar 1 , X and n have the same meanings as in the formula (1). When n is 0, R 6 is a (m + k) valent organic group having 1 to 60 carbon atoms. When n is 1, R 5 is a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R 6 is a (m + k) valent organic group having 1 to 60 carbon atoms, or R 5 and R 6 is a part of the ring structure of reduced water 4 to 20, which is composed of carbon chains to which they are bonded to each other, to which they are bonded. When n is 2 or more, a plurality of R 5 are the same or different from each other, and are a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R 6 is a (m + k) valent having 1 to 60 carbon atoms. It is an organic group, or two or more of a plurality of R 5 are combined with each other, and is a part of a ring structure of reduced water 4 to 20 composed with an atomic chain to which they are bonded, and R 6 is a (m + k) valent oil having 1 to 60 carbon atoms. It is a device or a part of a ring structure of reduced water 4 to 20 composed of a carbon chain to which one or more of R 5 and R 6 are joined together to combine. m is an integer from 1 to 10. R 7 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. k is an integer from 0 to 9. However, m + k is 10 or less. When m is 2 or more, a plurality of R 1 are the same or different from each other, a plurality of R 2 are the same or different from each other, a plurality of Xs are the same or different from each other, and a plurality of Ar 1s are the same or different from each other, or Different, and a plurality of n are the same or different from each other. When k is 2 or more, a plurality of R 7 are the same as or different from each other.
m의 하한으로서는, 2가 바람직하고, 3이 보다 바람직하다. m의 상한으로서는, 8이 바람직하고, 6이 보다 바람직하다.As a lower limit of m, 2 is preferable and 3 is more preferable. As an upper limit of m, 8 is preferable and 6 is more preferable.
R7의 1가의 유기기로서는, 예를 들어 기 (I)에 있어서, -X-CR1R2-O- 결합이 형성되어 있지 않은 것 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent organic group of R 7 include, for example, that in group (I), -X-CR 1 R 2 -O- bond is not formed.
k로서는, 0 내지 6이 바람직하고, 0 내지 2가 보다 바람직하고, 0 또는 1이 더욱 바람직하고, 0이 특히 바람직하다.As k, 0-6 are preferable, 0-2 are more preferable, 0 or 1 is still more preferable, and 0 is especially preferable.
m+k의 하한으로서는, 2가 바람직하고, 3이 보다 바람직하다. m+k의 상한으로서는, 8이 바람직하고, 6이 보다 바람직하다.As a lower limit of m + k, 2 is preferable and 3 is more preferable. As an upper limit of m + k, 8 is preferable and 6 is more preferable.
R6으로 표시되는 탄소수 1 내지 60의 (m+k)가의 유기기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 60의 (m+k)가의 탄화수소기, 이 탄화수소기의 탄소-탄소간에 2가의 헤테로 원자 함유기를 포함하는 기 (β), 상기 탄화수소기 혹은 상기 기 (β)가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부를 1가의 헤테로 원자 함유기로 치환한 기 등을 들 수 있다. R6으로서는, 예를 들어 상기 R5로 표시되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로서 예시한 기로부터 (m+k-1)개의 수소 원자를 제외한 기 등을 들 수 있다.Examples of the (m + k) valent organic group having 1 to 60 carbon atoms represented by R 6 include, for example, a (m + k) valent hydrocarbon group having 1 to 60 carbon atoms, and containing a divalent hetero atom between the carbon and carbon of the hydrocarbon group. And groups containing a group (β) containing the group, the hydrocarbon group or a part or all of the hydrogen atoms of the group (β) substituted with a monovalent hetero atom-containing group. Examples of R 6 include, for example, groups in which (m + k-1) hydrogen atoms are excluded from the groups exemplified as monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms represented by R 5 .
R6으로서는, 탄소수 2 내지 20의 지방족 탄화수소기, 아렌 또는 헤테로아렌에서 유래하는 기, 방향환과 이 방향환에 결합하는 벤질 위치의 탄소 원자를 가지고 이 탄소 원자에 결합하는 수소 원자를 제외한 기, 락톤 화합물에서 유래하는 기 또는 이들을 조합한 탄소수 4 내지 60의 기가 바람직하다. R6에 있어서의 이들 기의 수소 원자는, 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 및 시아노기 중 적어도 어느 하나로 치환되어 있어도 된다.As R 6 , an aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, a group derived from arene or heteroarene, a group having an aromatic ring and a carbon atom at a benzyl position bonded to the aromatic ring, and a group other than a hydrogen atom bonding to the carbon atom, lactone A group derived from a compound or a group having 4 to 60 carbon atoms in combination thereof is preferable. The hydrogen atom of these groups in R 6 may be substituted with at least one of a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, and a cyano group.
상기 탄소수 2 내지 20의 지방족 탄화수소기로서는, 예를 들어 상기 R1 내지 R4로서 예시한 쇄상 탄화수소기 및 지환식 탄화수소기 중 탄소수 2 내지 20의 것 등을 들 수 있다.Examples of the aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms include, for example, those having 2 to 20 carbon atoms among the chain hydrocarbon groups and alicyclic hydrocarbon groups illustrated as R 1 to R 4 .
R6으로서, 보다 구체적으로는, 예를 들어 하기 식 (1-1) 내지 (1-6)로 표시되는 기 (이하, 「기 (1-1) 내지 (1-6)」이라고도 한다) 등을 들 수 있다.As R 6 , more specifically, for example, groups represented by the following formulas (1-1) to (1-6) (hereinafter also referred to as “groups (1-1) to (1-6)”), etc. Can be heard.
상기 식 (1-1) 내지 (1-6) 중, *은 상기 식 (2)의 Ar1의 방향환 상의 탄소 원자에 결합하는 부위를 나타낸다.In the formulas (1-1) to (1-6), * represents a site that is bonded to a carbon atom on the aromatic ring of Ar 1 in the formula (2).
상기 식 (1-1) 중, RA1 내지 RA4는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n1A 및 n1B는 0 내지 3의 정수이다. n1C 및 n1D는 0 내지 4의 정수이다. m1A 및 m1B는 1 내지 4의 정수이다. n1A가 2 이상인 경우, 복수의 RA1은 서로 동일하거나 또는 상이하다. n1B가 2 이상인 경우, 복수의 RA2는 서로 동일하거나 또는 상이하다. n1C가 2 이상인 경우, 복수의 RA3은 서로 동일하거나 또는 상이하다. n1D가 2 이상인 경우, 복수의 RA4는 서로 동일하거나 또는 상이하다. 단, n1A+m1A≤4이고, n1B+m1B≤4이다. n1A 및 n1B로서는, 0 또는 1이 바람직하고, 0이 보다 바람직하다. n1C 및 n1D로서는, 0 또는 1이 바람직하다. m1A 및 m1B로서는, 1 또는 2가 바람직하고, 2가 보다 바람직하다.In the formula (1-1), R A1 to R A4 are a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n1A and n1B are integers from 0 to 3. n1C and n1D are integers from 0 to 4. m1A and m1B are integers from 1 to 4. When n1A is 2 or more, a plurality of R A1 are the same as or different from each other. When n1B is 2 or more, a plurality of R A2 s are the same as or different from each other. When n1C is 2 or more, a plurality of R A3s are the same as or different from each other. When n1D is 2 or more, a plurality of R A4s are the same as or different from each other. However, n1A + m1A≤4 and n1B + m1B≤4. As n1A and n1B, 0 or 1 is preferable, and 0 is more preferable. As n1C and n1D, 0 or 1 is preferable. As m1A and m1B, 1 or 2 is preferable, and 2 is more preferable.
상기 식 (1-2) 중, RB1 내지 RB4는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n2A, n2B, n2C 및 n2D는 0 내지 4의 정수이다. m2A 및 m2B는 1 내지 5의 정수이다. n2A가 2 이상인 경우, 복수의 RB1은 서로 동일하거나 또는 상이하다. n2B가 2 이상인 경우, 복수의 RB2는 서로 동일하거나 또는 상이하다. n2C가 2 이상인 경우, 복수의 RB3은 서로 동일하거나 또는 상이하다. n2D가 2 이상인 경우, 복수의 RB4는 서로 동일하거나 또는 상이하다. 단, n2A+m2A≤5이고, n2B+m2B≤5이다. n2A 및 n2B로서는 0 또는 1이 바람직하고, 0이 보다 바람직하다. n2C 및 n2D로서는 0 또는 1이 바람직하다. m2A 및 m2B로서는 2 또는 3이 바람직하다.In the formula (1-2), R B1 to R B4 are a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n2A, n2B, n2C and n2D are integers from 0 to 4. m2A and m2B are integers from 1 to 5. When n2A is 2 or more, a plurality of R B1 are the same as or different from each other. When n2B is 2 or more, a plurality of R B2s are the same as or different from each other. If more than n2C is 2, a plurality of R B3 are the same or different from each other. When n2D is 2 or more, a plurality of R B4s are the same as or different from each other. However, n2A + m2A≤5 and n2B + m2B≤5. As n2A and n2B, 0 or 1 is preferable, and 0 is more preferable. 0 or 1 is preferable as n2C and n2D. As m2A and m2B, 2 or 3 is preferable.
상기 식 (1-3) 중, RC는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n3은 0 또는 1이다. m3은 2 또는 3이다. 단, n3+m3≤3이다. n3으로서는 0이 바람직하다. m3으로서는 2 또는 3이 바람직하다.In the formula (1-3), R C is a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n3 is 0 or 1. m3 is 2 or 3. However, n3 + m3≤3. 0 is preferable as n3. As m3, 2 or 3 is preferable.
상기 식 (1-4) 중, RD는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n4는 0 내지 4의 정수이다. m4는 2 내지 6의 정수이다. n4가 2 이상인 경우, 복수의 RD는 서로 동일하거나 또는 상이하다. 단, n4+m4≤6이다. n4로서는 0 또는 1이 바람직하고, 0이 보다 바람직하다. m4로서는 2, 3 또는 4가 바람직하고, 3이 보다 바람직하다.In the formula (1-4), R D is a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n4 is an integer from 0 to 4. m4 is an integer from 2 to 6. When n4 is 2 or more, a plurality of R D s are the same as or different from each other. However, n4 + m4≤6. As n4, 0 or 1 is preferable and 0 is more preferable. As m4, 2, 3 or 4 is preferable, and 3 is more preferable.
상기 식 (1-5) 중, RE1 내지 RE7은 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n5A, n5B 및 n5C는 0 내지 2의 정수이다. n5D, n5E, n5F 및 n5G는 0 내지 4의 정수이다. m5A 및 m5B는 1 내지 3의 정수이다. n5A가 2인 경우, 복수의 RE1은 서로 동일하거나 또는 상이하다. n5B가 2인 경우, 복수의 RE2는 서로 동일하거나 또는 상이하다. n5C가 2인 경우, 복수의 RE3은 서로 동일하거나 또는 상이하다. n5D가 2 이상인 경우, 복수의 RE4는 서로 동일하거나 또는 상이하다. n5E가 2 이상인 경우, 복수의 RE5는 서로 동일하거나 또는 상이하다. n5F가 2 이상인 경우, 복수의 RE6은 서로 동일하거나 또는 상이하다. n5G가 2 이상인 경우, 복수의 RE7은 서로 동일하거나 또는 상이하다. 단, n5A+m5A≤3 이고, n5B+m5B≤3이다. n5A, n5B 및 n5C로서는 0 또는 1이 바람직하고, 0이 보다 바람직하다. n5D, n5E, n5F 및 n5G로서는 0 또는 1이 바람직하다. m5A 및 m5B로서는 1 또는 2가 바람직하다.In the formula (1-5), R E1 to R E7 are a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n5A, n5B and n5C are integers from 0 to 2. n5D, n5E, n5F and n5G are integers from 0 to 4. m5A and m5B are integers of 1-3. When n5A is 2, a plurality of R E1s are the same as or different from each other. If the n5B is 2, a plurality of R E2 are the same or different from each other. If the n5C is 2, a plurality of R E3 are the same or different from each other. If more than n5D is 2, a plurality of R E4 is the same or different from each other. If more than n5E is 2, a plurality of R E5 is the same as or different from each other. When n5F is 2 or more, a plurality of R E6 are the same or different from each other. If more than n5G is 2, a plurality of R E7 are each the same or different. However, n5A + m5A≤3 and n5B + m5B≤3. As n5A, n5B and n5C, 0 or 1 is preferable, and 0 is more preferable. 0 or 1 is preferable as n5D, n5E, n5F and n5G. As m5A and m5B, 1 or 2 is preferable.
상기 식 (1-6) 중, RF1 및 RF2는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n6A 및 n6B는 0 내지 4의 정수이다. m6은 2 내지 6의 정수이다. n6A가 2 이상인 경우, 복수의 RF1은 서로 동일하거나 또는 상이하다. n6B가 2 이상인 경우, 복수의 RF2는 서로 동일하거나 또는 상이하다. 단, n6A+m6≤6이다. n6A로서는 0 또는 1이 바람직하고, 0이 보다 바람직하다. n6B로서는 0 또는 1이 바람직하다. m6으로서는 2 또는 3이 바람직하고, 3이 보다 바람직하다.In the formula (1-6), R F1 and R F2 are a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n6A and n6B are integers from 0 to 4. m6 is an integer of 2-6. When n6A is 2 or more, a plurality of R F1 are the same as or different from each other. If more than n6B is 2, a plurality of R F2 are the same or different from each other. However, n6A + m6≤6. As n6A, 0 or 1 is preferable and 0 is more preferable. As n6B, 0 or 1 is preferable. As m6, 2 or 3 is preferable and 3 is more preferable.
탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로서는, 상기 R5로 예시한 것과 마찬가지 기 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms include the same groups as those exemplified by R 5 above.
화합물 (i)로서는, 예를 들어 하기 식 (i-1) 내지 (i-7)로 표시되는 화합물(이하, 「화합물 (i-1) 내지 (i-7)」이라고도 한다) 등을 들 수 있다.Examples of the compound (i) include compounds represented by the following formulas (i-1) to (i-7) (hereinafter also referred to as "compounds (i-1) to (i-7)") and the like. have.
상기 식 (i-1) 내지 (i-7) 중, Z는 각각 독립적으로, 기 (I)이다.In the formulas (i-1) to (i-7), Z is each independently a group (I).
화합물 (i)로서는, 화합물 (i-1) 내지 (i-7)이 바람직하다.As the compound (i), compounds (i-1) to (i-7) are preferable.
[A] 화합물의 분자량의 하한으로서는, 200이고, 300이 바람직하고, 400이 보다 바람직하다. 상기 분자량의 상한으로서는, 3,000이 바람직하고, 2,000이 보다 바람직하고, 1,500이 더욱 바람직하다.The lower limit of the molecular weight of the compound [A] is 200, preferably 300, and more preferably 400. As an upper limit of the said molecular weight, 3,000 is preferable, 2,000 is more preferable, and 1,500 is still more preferable.
[수지 (i)][Resin (i)]
수지 (i)은 기 (I)을 갖는 수지이다. 수지 (i)로서는, 주쇄에 방향환을 갖는 수지, 주쇄에 방향환을 갖지 않고 측쇄에 방향환을 갖는 수지 등을 들 수 있다. 여기서, 「주쇄」란, [A] 화합물에 있어서의 원자에 의해 구성되는 쇄 중 가장 긴 것을 말한다. 「측쇄」란, [A] 화합물에 있어서의 원자에 의해 구성되는 쇄 중 가장 긴 것 이외를 말한다. 수지 (i)은 통상, 2 이상의 기 (I)을 갖는 화합물이다.Resin (i) is a resin having group (I). Examples of the resin (i) include a resin having an aromatic ring in the main chain, a resin having an aromatic ring in the side chain without having an aromatic ring in the main chain, and the like. Here, the "main chain" means the longest chain composed of atoms in the compound [A]. The "side chain" means other than the longest chain composed of atoms in the compound [A]. Resin (i) is usually a compound having two or more groups (I).
수지 (i)로서는, 기본이 되는 수지의 종류로부터 분류하면, 예를 들어 페놀 수지, 나프톨 수지, 플루오렌 수지, 방향환 함유 비닐계 수지, 아세나프틸렌 수지, 인덴 수지, 아릴렌 수지, 트리아진 수지, 피렌 수지, 풀러렌 수지, 칼릭스아렌 수지 등을 들 수 있다.As the resin (i), if classified according to the type of the basic resin, for example, phenol resin, naphthol resin, fluorene resin, aromatic ring-containing vinyl resin, acenaphthylene resin, indene resin, arylene resin, triazine Resin, pyrene resin, fullerene resin, calix arene resin, and the like.
(페놀 수지)(Phenolic resin)
페놀 수지는 페놀 화합물에서 유래하는 구조 단위를 갖고, 상기 구조 단위가 기 (I)을 갖는 수지이다. 페놀 수지는, 예를 들어 상기 페놀 화합물과, 알데히드 화합물을 산성 촉매 또는 알칼리성 촉매를 사용해서 반응시켜서 얻어지는 수지의 페놀 구조로부터 기 (I)을 형성함으로써 합성할 수 있다.The phenol resin has a structural unit derived from a phenol compound, and the structural unit is a resin having a group (I). The phenol resin can be synthesized, for example, by forming a group (I) from the phenol structure of the resin obtained by reacting the phenol compound with an aldehyde compound using an acidic catalyst or an alkaline catalyst.
페놀 화합물로서는, 예를 들어 페놀, 크레졸, 크실레놀, 레조르시놀, 비스페놀 A, p-tert-부틸페놀, p-옥틸페놀 등을 들 수 있다.Examples of the phenol compound include phenol, cresol, xylenol, resorcinol, bisphenol A, p-tert-butylphenol, and p-octylphenol.
알데히드 화합물로서는, 예를 들어 포름알데히드 등의 알데히드, 파라포름알데히드, 트리옥산 등의 알데히드원 등을 들 수 있다.Examples of the aldehyde compound include aldehydes such as formaldehyde, aldehyde sources such as paraformaldehyde and trioxane.
(나프톨 수지)(Naphthol resin)
나프톨 수지는, 나프톨 화합물에서 유래하는 구조 단위를 갖고, 상기 구조 단위가 기 (I)을 갖는 수지이다. 나프톨 수지는, 예를 들어 상기 나프톨 화합물과, 알데히드 화합물을 산성 촉매 또는 알칼리성 촉매를 사용해서 반응시켜서 얻어지는 수지의 나프톨 구조로부터 기 (I)을 형성함으로써 합성할 수 있다.The naphthol resin has a structural unit derived from a naphthol compound, and the structural unit is a resin having a group (I). The naphthol resin can be synthesized, for example, by forming a group (I) from the naphthol structure of the resin obtained by reacting the naphthol compound with an aldehyde compound using an acidic catalyst or an alkaline catalyst.
나프톨 화합물로서는, 예를 들어 α-나프톨, β-나프톨, 1,5-디히드록시나프탈렌, 2,7-디히드록시나프탈렌 등을 들 수 있다.Examples of the naphthol compound include α-naphthol, β-naphthol, 1,5-dihydroxynaphthalene, and 2,7-dihydroxynaphthalene.
(플루오렌 수지)(Fluorene resin)
플루오렌 수지는 플루오렌 화합물에서 유래하는 구조 단위를 갖고, 상기 구조 단위가 기 (I)을 갖는 수지이다. 플루오렌 수지는, 예를 들어 히드록시아릴 구조를 갖는 플루오렌 화합물과, 알데히드 화합물을 산성 촉매 또는 알칼리성 촉매를 사용해서 반응시켜서 얻어지는 수지의 히드록시아릴 구조로부터 기 (I)을 형성함으로써 합성할 수 있다.The fluorene resin has a structural unit derived from a fluorene compound, and the structural unit is a resin having a group (I). The fluorene resin can be synthesized, for example, by forming a group (I) from the hydroxyaryl structure of the resin obtained by reacting a fluorene compound having a hydroxyaryl structure with an aldehyde compound using an acidic catalyst or an alkaline catalyst. have.
플루오렌 화합물로서는, 예를 들어 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스(3-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스(6-히드록시나프틸)플루오렌 등을 들 수 있다.As the fluorene compound, for example, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (3-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (6-hydroxynaphthyl ) Fluorene and the like.
(방향환 함유 비닐계 수지)(Aromatic ring-containing vinyl resin)
방향환 함유 비닐계 수지는, 방향환 및 중합성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물에서 유래하는 구조 단위를 갖고, 상기 구조 단위가 기 (I)을 갖는 수지이다. 방향환 함유 비닐계 수지는, 예를 들어 페놀성 수산기를 갖는 방향환 및 중합성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물에서 유래하는 구조 단위를 갖는 수지의 페놀 구조로부터 기 (I)을 형성함으로써 합성할 수 있다.The aromatic ring-containing vinyl resin has a structural unit derived from a compound having an aromatic ring and a polymerizable carbon-carbon double bond, and the structural unit is a resin having a group (I). The aromatic ring-containing vinyl resin is synthesized, for example, by forming a group (I) from a phenol structure of a resin having a structural unit derived from a compound having an aromatic ring having a phenolic hydroxyl group and a polymerizable carbon-carbon double bond. Can be.
(아세나프틸렌 수지)(Acenaphthylene resin)
아세나프틸렌 수지는, 아세나프틸렌 화합물에서 유래하는 구조 단위를 갖고, 상기 구조 단위가 기 (I)을 갖는 수지이다. 아세나프틸렌 수지는, 예를 들어 히드록시아릴 구조를 갖는 아세나프틸렌 화합물에서 유래하는 구조 단위를 갖는 수지의 페놀 구조로부터 기 (I)을 형성함으로써 합성할 수 있다.The acenaphthylene resin has a structural unit derived from an acenaphthylene compound, and the structural unit is a resin having a group (I). The acenaphthylene resin can be synthesized, for example, by forming a group (I) from a phenol structure of a resin having a structural unit derived from an acenaphthylene compound having a hydroxyaryl structure.
(인덴 수지)(Indene resin)
인덴 수지는, 인덴 화합물에서 유래하는 구조 단위를 갖고, 상기 구조 단위가 기 (I)을 갖는 수지이다. 인덴 수지는, 예를 들어 히드록시아릴 구조를 갖는 인덴 화합물에서 유래하는 구조 단위를 갖는 수지의 히드록시아릴 구조로부터 기 (I)을 형성함으로써 합성할 수 있다.The indene resin has a structural unit derived from an indene compound, and the structural unit is a resin having a group (I). The indene resin can be synthesized, for example, by forming a group (I) from a hydroxyaryl structure of a resin having a structural unit derived from an indene compound having a hydroxyaryl structure.
(아릴렌 수지)(Arylene resin)
아릴렌 수지는, 기 (I)을 갖는 아릴렌 골격을 갖는 수지이다. 아릴렌 수지는, 예를 들어 히드록시아릴 구조를 갖는 아릴렌 골격을 갖는 수지의 페놀 구조로부터 기 (I)을 형성함으로써 합성할 수 있다. 아릴렌 골격으로서는, 예를 들어 페닐렌 골격, 나프틸렌 골격, 비페닐렌 골격 등을 들 수 있다.The arylene resin is a resin having an arylene skeleton having group (I). The arylene resin can be synthesized, for example, by forming a group (I) from the phenol structure of a resin having an arylene skeleton having a hydroxyaryl structure. As an arylene skeleton, a phenylene skeleton, a naphthylene skeleton, a biphenylene skeleton, etc. are mentioned, for example.
(트리아진 수지)(Triazine resin)
트리아진 수지는, 기 (I)을 갖는 트리아진 골격을 갖는 수지이다. 트리아진 수지는, 예를 들어 히드록시아릴 구조를 갖는 트리아진 골격을 갖는 수지의 페놀 구조로부터 기 (I)을 형성함으로써 합성할 수 있다.The triazine resin is a resin having a triazine skeleton having group (I). The triazine resin can be synthesized, for example, by forming a group (I) from the phenol structure of a resin having a triazine skeleton having a hydroxyaryl structure.
(피렌 수지)(Pyrene resin)
피렌 수지는, 기 (I)을 갖는 피렌 골격을 갖는 수지이다. 피렌 수지는, 예를 들어 히드록시아릴 구조를 갖는 피렌 골격을 갖는 수지의 페놀 구조로부터 기 (I)을 형성함으로써 합성할 수 있다. 히드록시아릴 구조를 갖는 피렌 골격을 갖는 수지는, 예를 들어 페놀성 수산기를 갖는 피렌 화합물과, 알데히드 화합물을 산성 촉매를 사용해서 반응시켜서 얻어지는 수지이다.The pyrene resin is a resin having a pyrene skeleton having group (I). A pyrene resin can be synthesized, for example, by forming a group (I) from a phenol structure of a resin having a pyrene skeleton having a hydroxyaryl structure. The resin having a pyrene skeleton having a hydroxyaryl structure is, for example, a resin obtained by reacting a pyrene compound having a phenolic hydroxyl group with an aldehyde compound using an acidic catalyst.
(풀러렌 수지)(Fullerene resin)
풀러렌 수지는, 기 (I)을 갖는 풀러렌 골격을 갖는 수지이다. 풀러렌 수지는, 예를 들어 히드록시아릴 구조를 갖는 풀러렌 골격을 갖는 수지의 페놀 구조로부터 기 (I)을 형성함으로써 합성할 수 있다.The fullerene resin is a resin having a fullerene skeleton having group (I). The fullerene resin can be synthesized, for example, by forming a group (I) from the phenol structure of a resin having a fullerene skeleton having a hydroxyaryl structure.
[A] 화합물이 페놀 수지, 나프톨 수지, 플루오렌 수지, 방향환 함유 비닐계 수지, 아세나프틸렌 수지, 인덴 수지, 아릴렌 수지, 트리아진 수지, 피렌 수지 또는 풀러렌 수지의 경우, [A] 화합물의 중량 평균 분자량(Mw)의 하한으로서는, 500이 바람직하고, 1,000이 보다 바람직하다. 또한, 상기 Mw의 상한으로서는, 50,000이 바람직하고, 10,000이 보다 바람직하고, 8,000이 더욱 바람직하다.[A] When the compound is a phenol resin, naphthol resin, fluorene resin, aromatic ring-containing vinyl resin, acenaphthylene resin, indene resin, arylene resin, triazine resin, pyrene resin or fullerene resin, [A] compound As a lower limit of the weight average molecular weight (Mw), 500 is preferable, and 1,000 is more preferable. Moreover, as an upper limit of the said Mw, 50,000 is preferable, 10,000 is more preferable, and 8,000 is still more preferable.
[A] 화합물의 Mw의 수 평균 분자량(Mn)에 대한 비(Mw/Mn)의 하한으로서는, 통상 1이고, 1.1이 바람직하다. 상기 Mw/Mn의 상한으로서는, 5가 바람직하고, 3이 보다 바람직하고, 1.5가 더욱 바람직하다.The lower limit of the ratio (Mw / Mn) to the number average molecular weight (Mn) of the Mw of the [A] compound is usually 1, and 1.1 is preferable. As an upper limit of the said Mw / Mn, 5 is preferable, 3 is more preferable, and 1.5 is still more preferable.
[A] 화합물의 Mw 및 Mn은 도소(주)의 GPC 칼럼(「G2000HXL」 2개 및 「G3000HXL」1개)을 사용하고, 유량: 1.0mL/분, 용출 용매: 테트라히드로푸란, 칼럼 온도: 40℃의 분석 조건에서, 단분산 폴리스티렌을 표준으로 하는 겔 투과 크로마토그래피(검출기:시차 굴절계)에 의해 측정되는 값이다.[A] For the Mw and Mn of the compound, Tosoh Corporation's GPC columns (two "G2000HXL" and one "G3000HXL") were used, flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, column temperature: It is a value measured by gel permeation chromatography (detector: Differential Refractometer) based on monodisperse polystyrene under analytical conditions of 40 ° C.
(칼릭스아렌 수지)(Calix arene resin)
칼릭스아렌 수지는, 페놀성 수산기가 결합하는 방향환이 탄화수소기를 개재해서 복수개 환상으로 결합하고, 기 (I)을 갖는 환상 올리고머이다.The calix arene resin is a cyclic oligomer having a group (I) in which a plurality of cyclic bonds of aromatic rings to which a phenolic hydroxyl group is bonded are via a hydrocarbon group.
칼릭스아렌 수지로서는, 예를 들어 하기 식 (1-7)로 표시되는 구조를 갖는 수지(이하, 「칼릭스아렌 수지 (i)」이라 한다) 등을 들 수 있다.Examples of the calix arene resin include resins having a structure represented by the following formula (1-7) (hereinafter referred to as "calix arene resin (i)") and the like.
상기 식 (1-7) 중, RG1은 히드록시기 또는 -ORG2이다. RG2는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. RG3, RG4 및 RG5는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n7A, n7B, n7C 및 n7D는 0 내지 3의 정수이다. n7A가 2 이상인 경우, 복수의 RG1은 서로 동일하거나 또는 상이하다. RG2가 복수인 경우, 복수의 RG2는 서로 동일하거나 또는 상이하다. n7B가 2 이상인 경우, 복수의 RG3은 서로 동일하거나 또는 상이하다. n7C가 2 이상인 경우, 복수의 RG4는 서로 동일하거나 또는 상이하다. n7D가 2 이상인 경우, 복수의 RG5는 서로 동일하거나 또는 상이하다. n7A, n7B, n7C 및 n7D로서는, 0, 1 또는 2가 바람직하다. *은 상기 식 (2)의 Ar1의 방향환 상의 탄소 원자에 결합하는 부위를 나타낸다.In the formula (1-7), R G1 is a hydroxyl group or -OR G2 . R G2 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R G3 , R G4 and R G5 are hydroxy groups, halogen atoms, nitro groups or monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms. n7A, n7B, n7C and n7D are integers from 0 to 3. When n7A is 2 or more, a plurality of R G1 are the same as or different from each other. When R G2 is plural, plural R G2 are the same or different from each other. When n7B is 2 or more, a plurality of R G3s are the same as or different from each other. When n7C is 2 or more, a plurality of R G4s are the same as or different from each other. When n7D is 2 or more, a plurality of R G5s are the same as or different from each other. As n7A, n7B, n7C and n7D, 0, 1 or 2 is preferable. * Represents the site | part which couple | bonds with the carbon atom on the aromatic ring of Ar 1 of said formula (2).
RG2 내지 RG5로 표시되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로서는, 예를 들어 상기 R5의 1가의 유기기로서 예시한 것과 마찬가지의 기 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R G2 to R G5 include groups similar to those exemplified as the monovalent organic group for R 5 .
상기 식 (1-7)로 표시되는 구조를 갖는 수지로서는, 예를 들어 하기 식 (i-8) 및 (i-9)로 표시되는 수지 등을 들 수 있다.Examples of the resin having a structure represented by the formula (1-7) include resins represented by the following formulas (i-8) and (i-9).
상기 식 (i-8) 및 (i-9) 중, Z는 각각 독립적으로, 기 (I)이다.In the formulas (i-8) and (i-9), Z is each independently a group (I).
[A] 화합물이 칼릭스아렌 수지인 경우, 그의 분자량의 하한으로서는, 당해 조성물의 평탄성을 보다 향상시키는 관점에서, 500이 바람직하고, 700이 보다 바람직하고, 1,000이 더욱 바람직하다. 상기 분자량의 상한으로서는, 5,000이 바람직하고, 3,000이 보다 바람직하고, 2,000이 더욱 바람직하고, 1,500이 특히 바람직하다.When the compound [A] is a calix arene resin, as the lower limit of its molecular weight, from the viewpoint of further improving the flatness of the composition, 500 is preferred, 700 is more preferred, and 1,000 is even more preferred. As an upper limit of the said molecular weight, 5,000 is preferable, 3,000 is more preferable, 2,000 is more preferable, and 1,500 is especially preferable.
[[A] 화합물의 합성 방법][Synthesis method of [A] compound]
[A] 화합물은, 예를 들어 기 (I)을 갖는 각 전구체 화합물을 사용하고, 하기 (a) 내지 (d)에 나타내는 반응을 행하는 것 등에 의해 합성할 수 있다.The compound [A] can be synthesized, for example, by using the respective precursor compounds having groups (I), and performing reactions shown in the following (a) to (d).
(a) 세사몰 등의 기 (I)을 갖는 페놀 화합물과, 2,6-디플루오로벤조니트릴 등의 디할로 방향족 화합물과, 5,5',6,6'-테트라히드록시-3,3,3',3'-테트라메틸-1,1-스피로비스인단 등의 다가 페놀 화합물을 사용하여, 탄산칼륨 등의 염기 존재 하에, N,N-디메틸아세트아미드 등의 용매 중에서 탈할로겐화수소 축합 반응을 행함으로써, 화합물 (i)이 얻어진다.(a) a phenol compound having a group (I) such as sesamol, a dihalo aromatic compound such as 2,6-difluorobenzonitrile, 5,5 ', 6,6'-tetrahydroxy-3, Dehalogenated hydrogen condensation in a solvent such as N, N-dimethylacetamide in the presence of a base such as potassium carbonate using a polyhydric phenol compound such as 3,3 ', 3'-tetramethyl-1,1-spirobisindan Compound (i) is obtained by performing reaction.
(b) 3,4-(메틸렌디옥시)아세토페논 등의 기 (I)을 갖는 아세토페논 화합물을 사용하고, 도데실벤젠술폰산 등의 산 존재 하에, m-크실렌 등의 용매 중에서 삼량화 반응을 행함으로써, 벤젠 골격을 갖는 화합물 (i)이 얻어진다.(b) Using an acetophenone compound having a group (I) such as 3,4- (methylenedioxy) acetophenone, in the presence of an acid such as dodecylbenzenesulfonic acid, a trimerization reaction in a solvent such as m-xylene By carrying out, compound (i) having a benzene skeleton is obtained.
(c) 5-비닐-1,3-벤조디옥솔 등의 기 (I)을 갖는 탄소-탄소 이중 결합 함유기를 포함하는 화합물을 사용하고, 2,2-아조비스이소부티레이트 등의 중합 개시제 존재 하에, 메틸에틸케톤 등의 용매 중에서 중합 반응을 행함으로써, 수지 (i)이 얻어진다.(c) a compound containing a carbon-carbon double bond-containing group having a group (I) such as 5-vinyl-1,3-benzodioxole, and in the presence of a polymerization initiator such as 2,2-azobisisobutyrate. , Resin (i) is obtained by performing polymerization reaction in a solvent such as methyl ethyl ketone.
(d) 피페로날 등의 기 (I)을 갖는 방향족 알데히드 화합물과, 레조르시놀 등의 페놀 화합물을 사용하고, 염산 등의 산 존재 하에, 에탄올 등의 용매 중에서 축합 반응을 행함으로써, 칼릭스아렌 수지 (i)이 얻어진다.(d) Carlyx by using an aromatic aldehyde compound having a group (I) such as piperonal and a phenolic compound such as resorcinol, and performing a condensation reaction in a solvent such as ethanol in the presence of an acid such as hydrochloric acid The arene resin (i) is obtained.
상기 합성한 화합물이 갖는 페놀성 수산기는, 예를 들어 프로파르길브로마이드 등의 유기 할로겐화물을 사용하고, 테트라메틸암모늄히드록시드 등의 염기 존재 하에, 4-메틸-2-펜타논, 메탄올 등의 용매 중에서 탈할로겐화수소 축합 반응을 행함으로써, 다른 기가 도입된 [A] 화합물을 얻을 수 있다.The phenolic hydroxyl group of the synthesized compound is, for example, using an organic halide such as propargyl bromide, 4-methyl-2-pentanone, methanol, etc. in the presence of a base such as tetramethylammonium hydroxide. By performing a dehalogenated condensation reaction in a solvent of [A], the compound [A] in which another group is introduced can be obtained.
상기 (a) 내지 (d) 이외의 [A] 화합물에 대해서도, 상기 마찬가지 공지된 방법에 의해 합성할 수 있다.Compounds [A] other than the above-mentioned (a) to (d) can also be synthesized by the same known methods as above.
[A] 화합물에 있어서의 탄소 원자의 함유율의 상한으로서는, 95질량%가 바람직하고, 90질량%가 보다 바람직하고, 85질량%가 더욱 바람직하다. 상기 탄소 원자의 함유율의 하한으로서는, 40질량%가 바람직하고, 45질량%가 보다 바람직하고, 50질량%가 더욱 바람직하고, 55질량%가 특히 바람직하다. [A] 화합물에 있어서의 탄소 원자의 함유율을 상기 범위로 함으로써, 용매 내성을 향상시킬 수 있다.As an upper limit of the content rate of the carbon atom in [A] compound, 95 mass% is preferable, 90 mass% is more preferable, and 85 mass% is still more preferable. As a lower limit of the content rate of the said carbon atom, 40 mass% is preferable, 45 mass% is more preferable, 50 mass% is more preferable, 55 mass% is especially preferable. By making the content of the carbon atom in the [A] compound into the above range, solvent resistance can be improved.
[A] 화합물에 있어서의 수소 원자의 함유율의 상한으로서는, 6.5질량%가 바람직하고, 6.0질량%가 보다 바람직하고, 5.0질량%가 더욱 바람직하고, 4.0질량%가 특히 바람직하다. 상기 수소 원자의 함유율의 하한으로서는, 예를 들어 0.1질량%이다. [A] 화합물에 있어서의 수소 원자의 함유율을 상기 범위로 함으로써, 기판의 에칭 시의 레지스트 하층막 패턴의 굴곡 내성을 보다 향상시킬 수 있다.As an upper limit of the content rate of the hydrogen atom in [A] compound, 6.5 mass% is preferable, 6.0 mass% is more preferable, 5.0 mass% is more preferable, and 4.0 mass% is especially preferable. As a lower limit of the content rate of the said hydrogen atom, it is 0.1 mass%, for example. By setting the content of hydrogen atoms in the compound [A] within the above range, the bending resistance of the resist underlayer film pattern during etching of the substrate can be further improved.
당해 조성물의 고형분 중의 [A] 화합물의 함유율의 하한으로서는, 50질량%가 바람직하고, 70질량%가 보다 바람직하고, 85질량%가 더욱 바람직하다. 상기 함유율의 상한은, 예를 들어 100질량%이다. 「고형분」이란, 당해 조성물에 있어서의 [B] 용매 이외의 성분을 말한다.As a lower limit of the content rate of the [A] compound in the solid content of the composition, 50 mass% is preferable, 70 mass% is more preferable, and 85 mass% is more preferable. The upper limit of the content rate is, for example, 100% by mass. The "solid content" refers to components other than the [B] solvent in the composition.
당해 조성물에 있어서의 [A] 화합물의 함유율의 하한으로서는, 1질량%가 바람직하고, 3질량%가 보다 바람직하고, 5질량%가 더욱 바람직하다. 상기 함유율의 상한으로서는, 50질량%가 바람직하고, 30질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더욱 바람직하다.As a lower limit of the content rate of the [A] compound in the composition, 1 mass% is preferable, 3 mass% is more preferable, and 5 mass% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mass% is preferable, 30 mass% is more preferable, and 15 mass% is still more preferable.
<[B] 용매><[B] solvent>
[B] 용매는, [A] 화합물 및 필요에 따라 함유하는 임의 성분을 용해 또는 분산 할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다.[B] The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the [A] compound and any components contained as necessary.
[B] 용매로서는, 예를 들어 알코올계 용매, 케톤계 용매, 에테르계 용매, 에스테르계 용매, 질소 함유계 용매 등을 들 수 있다. [B] 용매는, 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합해서 사용할 수 있다.Examples of the solvent [B] include alcohol-based solvents, ketone-based solvents, ether-based solvents, ester-based solvents, and nitrogen-containing solvents. [B] The solvent can be used alone or in combination of two or more.
알코올계 용매로서는, 예를 들어 메탄올, 에탄올, n-프로판올 등의 모노알코올계 용매, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜 등의 다가 알코올계 용매 등을 들 수 있다.Examples of the alcohol-based solvent include monoalcohol-based solvents such as methanol, ethanol, and n-propanol; polyhydric alcohol-based solvents such as ethylene glycol and 1,2-propylene glycol.
케톤계 용매로서는, 예를 들어 메틸에틸케톤, 메틸-iso-부틸케톤 등의 쇄상 케톤계 용매, 시클로헥사논 등의 환상 케톤계 용매 등을 들 수 있다.Examples of the ketone-based solvent include chain ketone-based solvents such as methyl ethyl ketone and methyl-iso-butyl ketone, and cyclic ketone-based solvents such as cyclohexanone.
에테르계 용매로서는, 예를 들어 n-부틸에테르 등의 쇄상 에테르계 용매, 테트라히드로푸란 등의 환상 에테르계 용매 등의 다가 알코올 에테르계 용매, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 등의 다가 알코올 부분 에테르계 용매 등을 들 수 있다.Examples of the ether-based solvent include polyether alcohol-based solvents such as chain ether-based solvents such as n-butyl ether, cyclic ether-based solvents such as tetrahydrofuran, and polyhydric alcohol partial ether-based solvents such as diethylene glycol monomethyl ether. And the like.
에스테르계 용매로서는, 예를 들어 디에틸카르보네이트 등의 카르보네이트계 용매, 아세트산메틸, 아세트산에틸 등의 아세트산 모노에스테르계 용매, γ-부티로락톤 등의 락톤계 용매, 아세트산 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 다가 알코올 부분 에테르 카르복실레이트계 용매, 락트산메틸, 락트산에틸 등의 락트산 에스테르계 용매 등을 들 수 있다.Examples of the ester solvent include carbonate-based solvents such as diethyl carbonate, acetic acid monoester-based solvents such as methyl acetate and ethyl acetate, lactone-based solvents such as γ-butyrolactone, and diethylene glycol monoacetate. And polyhydric alcohol partial ether carboxylate-based solvents such as methyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate, and lactic acid ester-based solvents such as methyl lactate and ethyl lactate.
질소 함유계 용매로서는, 예를 들어 N,N-디메틸아세트아미드 등의 쇄상 질소 함유계 용매, N-메틸피롤리돈 등의 환상 질소 함유계 용매 등을 들 수 있다.Examples of the nitrogen-containing solvent include chain nitrogen-containing solvents such as N, N-dimethylacetamide, and cyclic nitrogen-containing solvents such as N-methylpyrrolidone.
이들 중에서도, 에테르계 용매 및/또는 에스테르계 용매가 바람직하고, 성막 성이 우수한 관점에서, 글리콜 구조를 갖는 에테르계 용매 및/또는 에스테르계 용매가 보다 바람직하다.Among these, ether-based solvents and / or ester-based solvents are preferred, and from the viewpoint of excellent film-forming properties, ether-based solvents and / or ester-based solvents having a glycol structure are more preferable.
글리콜 구조를 갖는 에테르계 용매 및 에스테르계 용매로서는, 예를 들어 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노에틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노프로필에테르 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 특히, 아세트산프로필렌글리콜모노메틸에테르가 바람직하다.Examples of ether-based solvents and ester-based solvents having a glycol structure include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether acetate, and propylene acetate. Glycol monopropyl ether, and the like. Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate is particularly preferable.
[B] 용매 중의 글리콜 구조를 갖는 에테르계 용매 및 에스테르계 용매의 함유율의 하한으로서는, 20질량%가 바람직하고, 60질량%가 보다 바람직하고, 90질량%가 더욱 바람직하고, 100질량%가 특히 바람직하다.[B] As the lower limit of the content of the ether-based solvent and the ester-based solvent having a glycol structure in the solvent, 20 mass% is preferable, 60 mass% is more preferable, 90 mass% is more preferable, and 100 mass% is particularly desirable.
<임의 성분><Optional ingredients>
당해 조성물은, 임의 성분으로서, 산 발생제, 가교제, 계면 활성제, 밀착 보조제 등을 함유해도 된다.The composition may contain, as an optional component, an acid generator, a crosslinking agent, a surfactant, and an adhesion aid.
[산 발생제][Acid generator]
산 발생제는, 열이나 광의 작용에 의해 산을 발생하고, [A] 화합물의 가교를 촉진하는 성분이다. 당해 조성물이 산 발생제를 함유함으로써 [A] 화합물의 가교 반응이 촉진되어, 형성되는 막의 경도를 보다 높일 수 있다. 산 발생제는, 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합해서 사용할 수 있다.The acid generator is a component that generates acid by the action of heat or light and promotes crosslinking of the [A] compound. When the composition contains an acid generator, the crosslinking reaction of the [A] compound is promoted, and the hardness of the formed film can be further increased. The acid generators may be used alone or in combination of two or more.
산 발생제로서는, 예를 들어 오늄염 화합물, N-술포닐옥시이미드 화합물 등을 들 수 있다.As an acid generator, an onium salt compound, an N-sulfonyloxyimide compound, etc. are mentioned, for example.
[가교제][Crosslinking system]
가교제는, 열이나 산의 작용에 의해, 당해 조성물 중의 [A] 화합물 등의 성분끼리의 가교 결합을 형성하거나, 또는 스스로가 가교 구조를 형성하는 성분이다. 당해 조성물이 가교제를 함유하는 경우, 형성되는 막의 경도를 높일 수 있다. 가교제는, 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합해서 사용할 수 있다.The crosslinking agent is a component that forms a crosslinking bond between components such as the [A] compound in the composition, or itself forms a crosslinking structure by the action of heat or acid. When the composition contains a crosslinking agent, the hardness of the formed film can be increased. A crosslinking agent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more type.
가교제로서는, 예를 들어 다관능 (메트)아크릴레이트 화합물, 에폭시 화합물, 히드록시메틸기 치환 페놀 화합물, 알콕시알킬기 함유 페놀 화합물, 알콕시알킬화된 아미노기를 갖는 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the crosslinking agent include polyfunctional (meth) acrylate compounds, epoxy compounds, hydroxymethyl group-substituted phenolic compounds, alkoxyalkyl group-containing phenolic compounds, and compounds having an alkoxyalkylated amino group.
[조성물의 조제 방법][Preparation method of composition]
당해 조성물은, [A] 화합물, [B] 용매 및 필요에 따라, 임의 성분을 소정의 비율로 혼합하고, 바람직하게는 얻어진 혼합물을 구멍 직경 0.1㎛ 이하의 멤브레인 필터 등으로 여과함으로써 조제할 수 있다. 당해 조성물의 고형분 농도의 하한으로서는, 0.1질량%가 바람직하고, 1질량%가 보다 바람직하고, 3질량%가 더욱 바람직하고, 5질량%가 특히 바람직하다. 상기 고형분 농도의 상한으로서는, 50질량%가 바람직하고, 30질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더욱 바람직하고, 15질량%가 특히 바람직하다.The composition can be prepared by mixing the [A] compound, the [B] solvent and, if necessary, an optional component in a predetermined ratio, and preferably filtering the obtained mixture with a membrane filter having a pore diameter of 0.1 µm or less. . As a lower limit of the solid content concentration of the said composition, 0.1 mass% is preferable, 1 mass% is more preferable, 3 mass% is more preferable, and 5 mass% is especially preferable. As an upper limit of the said solid content concentration, 50 mass% is preferable, 30 mass% is more preferable, 20 mass% is more preferable, and 15 mass% is especially preferable.
당해 조성물은, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 형성할 수 있으므로, 반도체 디바이스의 제조 등에 있어서의 레지스트 하층막을 형성하기 위해서 적합하게 사용할 수 있다.Since the composition can form a film excellent in flatness, wet peeling resistance and pattern bending resistance while maintaining solvent resistance, it can be suitably used to form a resist underlayer film in the manufacture of semiconductor devices and the like.
<막><Mem>
당해 막은, 당해 조성물로 형성된다. 당해 막은, 상술한 당해 조성물로 형성되므로, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수하다.The film is formed of the composition. Since the film is formed of the above-described composition, it is excellent in flatness, wet peeling resistance and bending resistance of the pattern while maintaining solvent resistance.
<막의 형성 방법><How to form a film>
당해 막의 형성 방법으로서는, 예를 들어 막의 형성 방법 (I), 막의 형성 방법 (II) 등을 들 수 있다.Examples of the method for forming the film include a film forming method (I) and a film forming method (II).
[막의 형성 방법 (I)][Method of Forming Film (I)]
막의 형성 방법 (I)은 도공 공정 (I)과, 가열 공정 (I)을 구비한다. 막의 형성 방법 (I)에 의하면, 상술한 당해 조성물을 사용하므로, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 형성할 수 있다. 이하, 각 공정에 대해서 설명한다.The film forming method (I) includes a coating step (I) and a heating step (I). According to the method (I) of forming a film, the above-described composition is used, so that a film excellent in flatness, wet peeling resistance and bending resistance of a pattern can be formed while maintaining solvent resistance. Hereinafter, each process is demonstrated.
(도공 공정 (I))(Coating process (I))
본 공정에서는, 기판의 적어도 한쪽 면측에 당해 조성물을 도공한다. 이에 의해 도공막이 형성된다.In this step, the composition is coated on at least one side of the substrate. Thereby, a coating film is formed.
기판으로서는, 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 알루미늄으로 피복한 웨이퍼 등을 들 수 있다. 또한, 당해 조성물의 도공 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 회전 도공, 유연 도공, 롤 도공 등의 적절한 방법으로 실시할 수 있고, 이에 의해 도공막을 형성할 수 있다.Examples of the substrate include a silicon wafer, a wafer coated with aluminum, and the like. In addition, the coating method of the said composition is not specifically limited, For example, it can carry out by a suitable method, such as a rotation coating, a flexible coating, a roll coating, and can form a coating film by this.
(가열 공정 (I))(Heating process (I))
본 공정에서는, 상기 도공 공정 (I)에 의해 얻어진 도공막을 가열한다. 이에 의해 막이 형성된다.In this step, the coated film obtained in the coating step (I) is heated. Thus, a film is formed.
상기 도공막의 가열은, 통상, 대기 하에서 행해지지만, 질소 분위기 하에서 행해도 된다. 가열 온도로서는, 예를 들어 200℃ 이상 600℃ 이하이다. 가열 시간으로서는, 예를 들어 15초 이상 1,200초 이하이다.Although the heating of the coating film is usually performed under the atmosphere, it may be performed under a nitrogen atmosphere. As heating temperature, it is 200 to 600 degreeC, for example. The heating time is, for example, 15 seconds or more and 1,200 seconds or less.
상기 도공막을 200℃ 이상 600℃ 이하의 온도에서 가열하기 전에, 60℃ 이상 150℃ 이하의 온도에서 예비 가열해도 된다. 예비 가열에 있어서의 가열 시간의 하한으로서는, 10초가 바람직하고, 30초가 보다 바람직하다. 상기 가열 시간의 상한으로서는, 300초가 바람직하고, 180초가 보다 바람직하다.Before heating the coating film at a temperature of 200 ° C or higher and 600 ° C or lower, preheating may be performed at a temperature of 60 ° C or higher and 150 ° C or lower. As a lower limit of the heating time in preliminary heating, 10 seconds is preferable, and 30 seconds is more preferable. As an upper limit of the said heating time, 300 second is preferable and 180 second is more preferable.
또한, 막의 형성 방법 (I)에 있어서는, 상기 도공막을 가열해서 막을 형성하지만, 당해 조성물이 산 발생제를 함유하고, 산 발생제가 감방사선성 산 발생제인 경우에는, 노광과 가열을 조합함으로써 막을 경화시켜서 레지스트 하층막을 형성할 수도 있다. 이 노광에 사용되는 방사선으로서는, 산 발생제의 종류에 따라, 가시광선, 자외선, 원자외선, X선, γ선 등의 전자파, 전자선, 분자선, 이온빔 등의 입자선에서 적절히 선택된다.Further, in the method for forming a film (I), the coating film is heated to form a film, but when the composition contains an acid generator and the acid generator is a radiation-sensitive acid generator, the film is cured by combining exposure and heating. It is also possible to form a resist underlayer film. The radiation used for this exposure is appropriately selected from electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, γ-rays, particle beams such as electron beams, molecular beams, and ion beams, depending on the type of acid generator.
형성되는 막의 평균 두께의 하한으로서는, 30㎚가 바람직하고, 50㎚가 보다 바람직하고, 100㎚가 더욱 바람직하다. 상기 평균 두께의 상한으로서는, 3,000㎚가 바람직하고, 2,000㎚가 보다 바람직하고, 500㎚가 더욱 바람직하다.As a lower limit of the average thickness of the formed film, 30 nm is preferable, 50 nm is more preferable, and 100 nm is more preferable. As an upper limit of the said average thickness, 3,000 nm is preferable, 2,000 nm is more preferable, and 500 nm is still more preferable.
[막의 형성 방법 (II)][Method of Forming Film (II)]
막의 형성 방법 (II)는 도공 공정 (II)와 가열 공정 (II)를 구비한다. 막의 형성 방법 (II)에 의하면, 상술한 조성물을 사용하므로, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 형성할 수 있다. 이하, 각 공정에 대해서 설명한다.The film formation method (II) includes a coating process (II) and a heating process (II). According to the method (II) for forming a film, since the above-described composition is used, it is possible to form a film excellent in flatness, wet peeling resistance and pattern bending resistance while maintaining solvent resistance. Hereinafter, each process is demonstrated.
(도공 공정 (II))(Coating process (II))
본 공정에서는, 기판의 적어도 한쪽 면측에 당해 조성물을 도공한다. 이에 의해 도공막이 형성된다. 본 공정은, 상술한 도공 공정 (I)과 마찬가지이다.In this step, the composition is coated on at least one side of the substrate. Thereby, a coating film is formed. This step is the same as the coating step (I) described above.
(가열 공정 (II))(Heating process (II))
본 공정에서는, 상기 도공 공정 (II)에 의해 얻어진 도공막을 가열한다. 이에 의해 막이 형성된다.In this step, the coated film obtained by the coating step (II) is heated. Thus, a film is formed.
상기 도공막의 가열은, 통상, 대기 하에서 행해지지만, 질소 분위기 하에서 행해도 된다. 가열 온도의 하한으로서는, 300℃이고, 320℃가 바람직하고, 340℃가 보다 바람직하다. 가열 온도의 상한으로서는, 500℃가 바람직하고, 450℃가 보다 바람직하고, 400℃가 더욱 바람직하다. 가열 온도가 300℃ 이상인 것에 의해, 높은 유동성을 갖는 상태에서 경화 할 수 있고, 평탄성이 보다 향상된다. 가열 시간의 하한으로서는, 15초가 바람직하고, 30초가 보다 바람직하고, 45초가 더욱 바람직하다. 가열 시간의 상한으로서는, 1,200초가 바람직하고, 600초가 보다 바람직하고, 300초가 더욱 바람직하다.Although the heating of the coating film is usually performed under the atmosphere, it may be performed under a nitrogen atmosphere. The lower limit of the heating temperature is 300 ° C, preferably 320 ° C, and more preferably 340 ° C. As an upper limit of a heating temperature, 500 degreeC is preferable, 450 degreeC is more preferable, and 400 degreeC is still more preferable. When the heating temperature is 300 ° C or higher, it can be cured in a state having high fluidity, and flatness is further improved. As a lower limit of a heating time, 15 second is preferable, 30 second is more preferable, and 45 second is still more preferable. As an upper limit of a heating time, 1,200 second is preferable, 600 second is more preferable, and 300 second is still more preferable.
상기 도공막을 300℃ 이상 500℃ 이하의 온도에서 가열하기 전에, 100℃ 이상 200℃ 이하의 온도에서 예비 가열해 두어도 된다. 예비 가열에 있어서의 가열 시간의 하한으로서는, 10초가 바람직하고, 30초가 보다 바람직하다. 상기 가열 시간의 상한으로서는, 300초가 바람직하고, 180초가 보다 바람직하다.Before heating the coating film at a temperature of 300 ° C or higher and 500 ° C or lower, preheating may be performed at a temperature of 100 ° C or higher and 200 ° C or lower. As a lower limit of the heating time in preliminary heating, 10 seconds is preferable, and 30 seconds is more preferable. As an upper limit of the said heating time, 300 second is preferable and 180 second is more preferable.
또한, 당해 막의 형성 방법 (II)에 있어서는, 상기 도공막을 가열해서 막을 형성하지만, 당해 조성물이 산 발생제를 함유하고, 산 발생제가 감방사선성 산 발생제인 경우에는, 노광과 가열을 조합함으로써 막을 경화시켜서 레지스트 하층막을 형성할 수도 있다. 이 노광에 사용되는 방사선으로서는, 산 발생제의 종류에 따라, 가시광선, 자외선, 원자외선, X선, γ선 등의 전자파, 전자선, 분자선, 이온빔 등의 입자선에서 적절히 선택된다.In addition, in the method (II) of forming the film, the coating film is heated to form a film, but when the composition contains an acid generator and the acid generator is a radiation-sensitive acid generator, the film is formed by combining exposure and heating. It is also possible to form a resist underlayer film by curing. The radiation used for this exposure is appropriately selected from electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, γ-rays, particle beams such as electron beams, molecular beams, and ion beams, depending on the type of acid generator.
형성되는 막의 평균 두께의 하한으로서는, 30㎚가 바람직하고, 50㎚가 보다 바람직하고, 100㎚가 더욱 바람직하다. 상기 평균 두께의 상한으로서는, 3,000㎚가 바람직하고, 2,000㎚가 보다 바람직하고, 500㎚가 더욱 바람직하다.As a lower limit of the average thickness of the formed film, 30 nm is preferable, 50 nm is more preferable, and 100 nm is more preferable. As an upper limit of the said average thickness, 3,000 nm is preferable, 2,000 nm is more preferable, and 500 nm is still more preferable.
<패터닝된 기판의 제조 방법><Method of manufacturing patterned substrate>
당해 패터닝된 기판의 제조 방법으로서는, 예를 들어 패터닝된 기판의 제조 방법 (I), 패터닝된 기판의 제조 방법 (II) 등을 들 수 있다.As a manufacturing method of the said patterned substrate, the manufacturing method (I) of a patterned substrate, the manufacturing method (II) of a patterned substrate, etc. are mentioned, for example.
[패터닝된 기판의 제조 방법 (I)][Method of manufacturing patterned substrate (I)]
패터닝된 기판의 제조 방법 (I)은 도공 공정 (III)과, 가열 공정 (III)과, 규소 함유막 형성 공정 (I)과, 규소 함유막 제거 공정을 구비한다.The manufacturing method (I) of the patterned substrate includes a coating process (III), a heating process (III), a silicon-containing film forming process (I), and a silicon-containing film removal process.
패터닝된 기판의 제조 방법 (I)에 의하면, 상술한 막의 형성 방법에 의해 얻어지는 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 사용하므로, 우수한 패턴 형상을 갖는 패터닝된 기판을 얻을 수 있다.According to the manufacturing method (I) of the patterned substrate, a film excellent in flatness, wet peeling resistance and bending resistance of the pattern is used while maintaining the solvent resistance obtained by the above-described film formation method, and thus a patterned substrate having excellent pattern shape Can get
패터닝된 기판의 제조 방법 (I)은, 필요에 따라, 상기 규소 함유막 제거 공정 후에, 다시, 규소 함유막 형성 공정 (I)을 행해도 된다. 또한, 규소 함유막 형성 공정 (I) 후에, 규소 함유막의 상기 기판과는 반대인 면측에 레지스트 패턴을 형성하는 공정(이하, 「레지스트 패턴 형성 공정 (I)」이라고도 한다) 및 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭을 행하는 공정(이하, 「에칭 공정 (I)」이라고도 한다)을 더 구비하고 있어도 된다. 이하, 각 공정에 대해서 설명한다.The manufacturing method (I) of the patterned board | substrate may perform a silicon containing film formation process (I) again after the said silicon containing film removal process as needed. In addition, after the silicon-containing film forming step (I), a step of forming a resist pattern on the surface side opposite to the substrate of the silicon-containing film (hereinafter also referred to as "resist pattern forming step (I)") and a resist pattern as a mask A step of performing one etching (hereinafter also referred to as "etching step (I)") may be further provided. Hereinafter, each process is demonstrated.
(도공 공정 (III))(Coating process (III))
본 공정에서는, 기판의 적어도 한쪽 면측에 당해 조성물을 도공한다. 이에 의해 도공막이 형성된다. 본 공정은, 상술한 도공 공정 (I)과 마찬가지이다.In this step, the composition is coated on at least one side of the substrate. Thereby, a coating film is formed. This step is the same as the coating step (I) described above.
(가열 공정 (III))(Heating process (III))
본 공정에서는, 상기 도공 공정 (III)에 의해 얻어진 도공막을 가열한다. 이에 의해 막이 형성된다. 본 공정은, 상술한 가열 공정 (I)과 마찬가지이다.In this step, the coated film obtained in the coating step (III) is heated. Thus, a film is formed. This step is the same as the heating step (I) described above.
(규소 함유막 형성 공정 (I))(Process for forming silicon-containing film (I))
본 공정에서는, 상기 가열 공정 (III)에 의해 얻어진 당해 막의 상기 기판과는 반대인 면측에 규소 함유막을 형성한다.In this step, a silicon-containing film is formed on the side of the film obtained in the heating step (III) opposite to the substrate.
규소 함유막은, 규소 함유막 형성용 조성물을 당해 막의 상기 기판과는 반대인 면측에 도공해서 형성된 도막을, 통상, 노광 및/또는 가열함으로써 경화시키거나 해서 형성된다. 상기 규소 함유막 형성용 조성물의 시판품으로서는, 예를 들어 「NFC SOG01」, 「NFC SOG04」, 「NFC SOG080」(이상, JSR(주)) 등을 사용할 수 있다.The silicon-containing film is formed by curing the coating film formed by coating the silicon-containing film-forming composition on the side opposite to the substrate of the film, usually by exposure and / or heating. As a commercial item of the composition for forming a silicon-containing film, for example, "NFC SOG01", "NFC SOG04", "NFC SOG080" (above, JSR Corporation), or the like can be used.
상기 노광에 사용되는 방사선으로서는, 예를 들어 가시광선, 자외선, 원자외선, X선, γ선 등의 전자파, 전자선, 분자선, 이온빔 등의 입자선 등을 들 수 있다.Examples of the radiation used for the exposure include electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, γ-rays, electron beams, molecular beams, and particle beams such as ion beams.
도막을 가열할 때의 온도 하한으로서는, 90℃가 바람직하고, 150℃가 보다 바람직하고, 200℃가 더욱 바람직하다. 상기 온도의 상한으로서는, 550℃가 바람직하고, 450℃가 보다 바람직하고, 300℃가 더욱 바람직하다. 형성되는 규소 함유막의 평균 두께의 하한으로서는, 1㎚가 바람직하고, 10㎚가 보다 바람직하고, 20㎚가 더욱 바람직하다. 상기 상한으로서는, 20,000㎚가 바람직하고, 1,000㎚가 보다 바람직하고, 100㎚가 더욱 바람직하다.As a lower temperature limit when heating a coating film, 90 degreeC is preferable, 150 degreeC is more preferable, and 200 degreeC is still more preferable. As an upper limit of the said temperature, 550 degreeC is preferable, 450 degreeC is more preferable, and 300 degreeC is still more preferable. As a lower limit of the average thickness of the silicon-containing film to be formed, 1 nm is preferable, 10 nm is more preferable, and 20 nm is more preferable. As said upper limit, 20,000 nm is preferable, 1,000 nm is more preferable, and 100 nm is still more preferable.
(규소 함유막 제거 공정)(Silicon-containing film removal process)
본 공정에서는, 상기 규소 함유막 형성 공정 (I)에 의해 얻어진 규소 함유막을 염기성액에 의해 제거한다. 본 공정에 의하면, 기판 및 당해 막에 큰 대미지를 주지 않고 규소 함유막을 제거하고, 기판 상에 당해 막이 형성된 막 구비 기판을 재가공할 수 있다. 후술하는 에칭 공정 (I) 전의 패턴화된 또는 패턴화되어 있지 않은 규소 함유막에 대해서 행할 수도 있다. 즉, 예를 들어 규소 함유막 형성 공정 (I)에 있어서 문제가 발생한 경우나, 후술하는 에칭 공정 (I) 전의 패턴화된 규소 함유막에 문제가 발생한 경우에, 본 공정을 행함으로써, 막 구비 기판을 폐기하지 않고, 규소 함유막 형성 공정 (I)부터 다시 할 수 있다.In this step, the silicon-containing film obtained in the silicon-containing film forming step (I) is removed with a basic liquid. According to this process, the silicon-containing film can be removed without causing significant damage to the substrate and the film, and the film-equipped substrate on which the film is formed on the substrate can be reworked. It is also possible to perform a patterned or unpatterned silicon-containing film before the etching step (I) described later. That is, for example, when a problem occurs in the silicon-containing film forming step (I) or when a problem occurs in the patterned silicon-containing film before the etching step (I) described later, the film is provided by performing this step. The silicon-containing film forming step (I) can be repeated without discarding the substrate.
상기 규소 함유막 제거 방법으로서는, 규소 함유막과 염기성액이 일정 시간 접촉할 수 있는 방법이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 규소 함유막이 형성된 막 구비 기판을 염기성액에 침지하는 방법, 염기성액을 분사하는 방법, 염기성액을 도포하는 방법 등을 들 수 있다.The method for removing the silicon-containing film is not particularly limited as long as it is a method that allows the silicon-containing film and the basic liquid to contact for a certain period of time. For example, a method of immersing a film-equipped substrate on which a silicon-containing film is formed in a basic liquid, a method of spraying a basic liquid, a method of applying a basic liquid, and the like can be given.
상기 염기성액으로서는, 예를 들어 알칼리성 과산화수소수 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 암모니아 및 과산화수소의 혼합 수용액(25질량% 암모니아 수용액/30질량% 과산화수소수 용액/물=1/2/40(질량비) 혼합 수용액(SC1))이 특히 바람직하다. 알칼리성 과산화수소수를 사용하는 경우의 규소 함유막 제거 방법으로서는, 규소 함유막과 알칼리성 과산화수소수가, 가열 조건 하에서 일정 시간 접촉할 수 있는 방법이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 규소 함유막 구비 기판을 가열한 알칼리성 과산화수소수에 침지하는 방법, 가열 환경 하에서 알칼리성 과산화수소수를 분사하는 방법, 가열한 알칼리성 과산화수소수를 도포하는 방법 등을 들 수 있다. 이들 각 방법 후, 막 구비 기판을 수세하고, 건조시키면 된다.As said basic liquid, alkaline hydrogen peroxide water etc. are mentioned, for example. More specifically, a mixed aqueous solution of ammonia and hydrogen peroxide (25% by mass aqueous ammonia solution / 30% by mass aqueous hydrogen peroxide solution / water = 1/2/40 (mass ratio) mixed aqueous solution (SC1)) is particularly preferable. The method for removing the silicon-containing film when using alkaline hydrogen peroxide is not particularly limited as long as the silicon-containing film and the alkaline hydrogen peroxide water can be contacted for a certain period of time under heating conditions. For example, the silicon-containing film-equipped substrate is heated. And a method of immersing in alkaline hydrogen peroxide water, a method of spraying alkaline hydrogen peroxide water under a heating environment, a method of applying heated alkaline hydrogen peroxide water, and the like. After each of these methods, the substrate with a film may be washed with water and dried.
알칼리성 과산화수소수를 사용해서 행하는 경우의 온도 하한으로서는, 40℃가 바람직하고, 50℃가 보다 바람직하다. 상기 온도의 상한으로서는, 90℃가 바람직하고, 80℃가 보다 바람직하다.As a lower temperature limit when performing using alkaline hydrogen peroxide water, 40 degreeC is preferable and 50 degreeC is more preferable. As an upper limit of the said temperature, 90 degreeC is preferable and 80 degreeC is more preferable.
침지하는 방법에 있어서의 침지 시간의 하한으로서는, 1분이 바람직하고, 2분이 보다 바람직하고, 3분이 더욱 바람직하다. 상기 시간의 상한으로서는, 30분이 바람직하고, 15분이 보다 바람직하다.As the lower limit of the immersion time in the immersion method, 1 minute is preferable, 2 minutes are more preferable, and 3 minutes are more preferable. As an upper limit of the said time, 30 minutes are preferable and 15 minutes are more preferable.
(레지스트 패턴 형성 공정 (I))(Resist pattern forming process (I))
본 공정에서는 상기 막의 상기 기판과는 반대인 면측에 레지스트 패턴을 형성한다. 이 공정을 행하는 방법으로서는, 예를 들어 레지스트 조성물을 사용하는 방법 등을 들 수 있다.In this step, a resist pattern is formed on the side of the film opposite to the substrate. As a method for performing this step, for example, a method using a resist composition and the like can be mentioned.
상기 레지스트 조성물을 사용하는 방법으로는, 구체적으로는, 얻어지는 레지스트막이 소정의 두께가 되도록 레지스트 조성물을 도공한 후, 프리베이크함으로써 도막 중의 용매를 휘발시킴으로써, 레지스트막을 형성한다.As a method of using the resist composition, specifically, a resist composition is formed by coating the resist composition so that the resulting resist film has a predetermined thickness, and then pre-baking to volatilize the solvent in the coating film to form a resist film.
상기 레지스트 조성물로서는, 예를 들어 감방사선성 산 발생제를 함유하는 포지티브형 또는 네가티브형의 화학 증폭형 레지스트 조성물, 알칼리 가용성 수지와 퀴논디아지드계 감광제를 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물, 알칼리 가용성 수지와 가교제를 함유하는 네가티브형 레지스트 조성물 등을 들 수 있다.Examples of the resist composition include a positive or negative chemically amplified resist composition containing a radiation-sensitive acid generator, a positive resist composition containing an alkali-soluble resin and a quinonediazide-based photosensitizer, and an alkali-soluble resin. And a negative resist composition containing a crosslinking agent.
상기 레지스트 조성물의 고형분 농도의 하한으로서는, 0.3질량%가 바람직하고, 1질량%가 보다 바람직하다. 상기 고형분 농도의 상한으로서는, 50질량%가 바람직하고, 30질량%가 보다 바람직하다. 또한, 상기 레지스트 조성물은, 일반적으로, 예를 들어 구멍 직경 0.2㎛ 이하의 필터로 여과하고, 레지스트막의 형성에 제공된다. 또한, 본 공정에서는, 시판되고 있은 레지스트 조성물을 그대로 사용할 수도 있다.As a lower limit of solid content concentration of the said resist composition, 0.3 mass% is preferable, and 1 mass% is more preferable. As an upper limit of the said solid content concentration, 50 mass% is preferable and 30 mass% is more preferable. In addition, the resist composition is generally filtered, for example, with a filter having a pore diameter of 0.2 µm or less, and provided for formation of a resist film. Moreover, in this process, a commercially available resist composition can also be used as it is.
레지스트 조성물의 도공 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 회전 도공법 등을 들 수 있다. 또한, 프리베이크의 온도로서는, 사용되는 레지스트 조성물의 종류 등에 따라 적절히 조정되지만, 상기 온도의 하한으로서는, 30℃가 바람직하고, 50℃가 보다 바람직하다. 상기 온도의 상한으로서는, 200℃가 바람직하고, 150℃가 보다 바람직하다. 프리베이크 시간의 하한으로서는, 10초가 바람직하고, 30초가 보다 바람직하다. 상기 시간의 상한으로서는, 600초가 바람직하고, 300초가 보다 바람직하다.It does not specifically limit as a coating method of a resist composition, For example, a rotation coating method etc. are mentioned. In addition, as the temperature of the pre-baking, it is appropriately adjusted depending on the kind of resist composition used and the like, but as the lower limit of the temperature, 30 ° C is preferable, and 50 ° C is more preferable. As an upper limit of the said temperature, 200 degreeC is preferable and 150 degreeC is more preferable. As a lower limit of a prebaking time, 10 second is preferable and 30 second is more preferable. As an upper limit of the said time, 600 second is preferable and 300 second is more preferable.
이어서, 선택적인 방사선 조사에 의해 상기 형성된 레지스트막을 노광한다. 노광에 사용되는 방사선으로서는, 레지스트 조성물에 사용되는 감방사선성 산 발생제의 종류에 따라, 가시광선, 자외선, 원자외선, X선, γ선 등의 전자파, 전자선, 분자선, 이온빔 등의 입자선에서 적절하게 선택된다. 이들 중에서 원자외선이 바람직하고, KrF 엑시머 레이저 광(248㎚), ArF 엑시머 레이저 광(193㎚), F2 엑시머 레이저 광(파장 157㎚), Kr2 엑시머 레이저 광(파장 147㎚), ArKr 엑시머 레이저 광(파장 134㎚) 또는 극단 자외선(파장 13.5㎚ 등, EUV)이 보다 바람직하고, KrF 엑시머 레이저 광, ArF 엑시머 레이저 광 또는 EUV가 더욱 바람직하다.Subsequently, the formed resist film is exposed by selective irradiation. As radiation used for exposure, depending on the type of radiation-sensitive acid generator used in the resist composition, it can be used in electromagnetic radiation such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, γ-rays, electron beams, molecular beams, and particle beams such as ion beams. It is selected appropriately. Among these, far ultraviolet rays are preferred, KrF excimer laser light (248 nm), ArF excimer laser light (193 nm), F 2 excimer laser light (wavelength 157 nm), Kr 2 excimer laser light (wavelength 147 nm), ArKr excimer Laser light (wavelength 134 nm) or extreme ultraviolet (wavelength 13.5 nm, EUV) is more preferable, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light or EUV is more preferable.
상기 노광 후, 해상도, 패턴 프로파일, 현상성 등을 향상시키기 위해서 포스트베이크를 행할 수 있다. 이 포스트베이크의 온도로서는, 사용되는 레지스트 조성물의 종류 등에 따라 적절히 조정되지만, 상기 온도의 하한으로서는, 50℃가 바람직하고, 70℃가 보다 바람직하다. 상기 온도의 상한으로서는, 200℃가 바람직하고, 150℃가 보다 바람직하다. 포스트베이크 시간의 하한으로서는, 10초가 바람직하고, 30초가 보다 바람직하다. 상기 시간의 상한으로서는, 600초가 바람직하고, 300초가 보다 바람직하다.After the exposure, post-baking may be performed to improve resolution, pattern profile, developability, and the like. As the temperature of this post-baking, it is appropriately adjusted depending on the kind of resist composition used, and the like, and as the lower limit of the temperature, 50 ° C is preferable, and 70 ° C is more preferable. As an upper limit of the said temperature, 200 degreeC is preferable and 150 degreeC is more preferable. As the lower limit of the post-baking time, 10 seconds is preferable, and 30 seconds is more preferable. As an upper limit of the said time, 600 second is preferable and 300 second is more preferable.
이어서, 상기 노광된 레지스트막을 현상액으로 현상해서 레지스트 패턴을 형성한다. 이 현상은, 알칼리 현상이어도 되고 유기 용매 현상이어도 된다. 현상액으로서는, 알칼리 현상의 경우, 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 메타규산나트륨, 암모니아, 에틸아민, n-프로필아민, 디에틸아민, 디-n-프로필아민, 트리에틸아민, 메틸디에틸아민, 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민, 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH), 테트라에틸암모늄히드록시드, 피롤, 피페리딘, 콜린, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센, 1,5-디아자비시클로[4.3.0]-5-노넨 등의 염기성 수용액을 들 수 있다. 이들 염기성 수용액에는, 예를 들어 메탄올, 에탄올 등의 알코올류등의 수용성 유기 용매, 계면 활성제 등을 적량 첨가할 수도 있다. 또한, 유기 용매 현상의 경우, 현상액으로서는, 예를 들어 상술한 조성물의 [B] 용매로서 예시한 다양한 유기 용매 등을 들 수 있다.Next, the exposed resist film is developed with a developer to form a resist pattern. This phenomenon may be an alkali development or an organic solvent development. As the developing solution, for alkali development, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine , Methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] And basic aqueous solutions such as -7-undecene and 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene. To these basic aqueous solutions, water-soluble organic solvents such as alcohols such as methanol and ethanol, surfactants and the like can also be added in appropriate amounts. In addition, in the case of developing an organic solvent, examples of the developer include various organic solvents exemplified as the [B] solvent of the above-described composition.
상기 현상액으로의 현상 후, 세정하고, 건조시킴으로써, 소정의 레지스트 패턴이 형성된다.After development with the developer, a predetermined resist pattern is formed by washing and drying.
레지스트 패턴 형성 공정을 행하는 방법으로서, 상술한 레지스트 조성물을 사용하는 방법 이외에도, 나노임프린트법을 사용하는 방법, 자기 조직화 조성물을 사용하는 방법 등도 사용할 수 있다.As a method for performing the resist pattern forming process, in addition to the method using the above-described resist composition, a method using a nanoimprint method, a method using a self-organizing composition, or the like can also be used.
(에칭 공정 (I))(Etching process (I))
본 공정에서는, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭을 행한다. 이에 의해, 기판에 패턴이 형성된다. 에칭의 횟수로서는 1회로도, 복수회, 즉 에칭에 의해 얻어지는 패턴을 마스크로 해서 순차 에칭을 행해도 되지만, 보다 양호한 형상의 패턴을 얻는 관점에서는, 복수회가 바람직하다. 복수회의 에칭을 행하는 경우, 규소 함유막, 막, 기판의 순으로 순차 에칭을 행한다. 에칭의 방법으로서는, 건식 에칭, 습식 에칭 등을 들 수 있다. 이들 중에서 기판의 패턴 형상을 보다 양호한 것으로 하는 관점에서, 건식 에칭이 바람직하다. 이 건식 에칭에는, 예를 들어 산소 플라스마 등의 가스 플라스마 등이 사용된다. 상기 에칭 후, 소정의 패턴을 갖는 패터닝된 기판이 얻어진다.In this step, etching using the resist pattern as a mask is performed. Thus, a pattern is formed on the substrate. As the number of times of etching, a single circuit may be performed multiple times, that is, a pattern obtained by etching may be sequentially etched, but from the viewpoint of obtaining a pattern with a better shape, multiple times are preferable. When a plurality of etching is performed, etching is sequentially performed in the order of the silicon-containing film, film, and substrate. Dry etching, wet etching, etc. are mentioned as a method of etching. Of these, dry etching is preferred from the viewpoint of making the pattern shape of the substrate better. A gas plasma such as oxygen plasma or the like is used for the dry etching. After the etching, a patterned substrate having a predetermined pattern is obtained.
[패터닝된 기판의 제조 방법 (II)][Method of Manufacturing Patterned Substrate (II)]
패터닝된 기판의 제조 방법 (II)는, 도공 공정 (IV)와, 가열 공정 (IV)와, 규소 함유막 형성 공정 (II)와, 레지스트 패턴 형성 공정 (II)와, 에칭 공정 (II)를 구비한다.The manufacturing method (II) of the patterned substrate includes a coating process (IV), a heating process (IV), a silicon-containing film forming process (II), a resist pattern forming process (II), and an etching process (II). To be equipped.
패터닝된 기판의 제조 방법 (II)에 의하면, 상술한 막의 형성 방법에 의해 얻어지는 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 사용하므로, 우수한 패턴 형상을 갖는 패터닝된 기판을 얻을 수 있다. 이하, 각 공정에 대해서 설명한다.According to the manufacturing method (II) of the patterned substrate, since a film excellent in flatness, wet peeling resistance and bending resistance of the pattern is used while maintaining the solvent resistance obtained by the above-described film forming method, a patterned substrate having an excellent pattern shape Can get Hereinafter, each process is demonstrated.
(도공 공정 (IV))(Coating process (IV))
본 공정에서는, 기판의 적어도 한쪽 면측에 당해 조성물을 도공한다. 이에 의해 도공막이 형성된다. 본 공정은, 상술한 도공 공정 (I)과 마찬가지이다.In this step, the composition is coated on at least one side of the substrate. Thereby, a coating film is formed. This step is the same as the coating step (I) described above.
(가열 공정 (IV))(Heating process (IV))
본 공정에서는, 상기 도공 공정 (IV)에 의해 얻어진 도공막을 가열한다. 이에 의해 막이 형성된다. 본 공정은, 상술한 가열 공정 (I)과 마찬가지이다.In this step, the coated film obtained in the coating step (IV) is heated. Thus, a film is formed. This step is the same as the heating step (I) described above.
(레지스트 패턴 형성 공정 (II))(Resist pattern formation process (II))
본 공정에서는 상기 막의 상기 기판과는 반대인 면측에 레지스트 패턴을 형성한다. 본 공정은, 상술한 레지스트 패턴 형성 방법 (I)과 마찬가지이다.In this step, a resist pattern is formed on the side of the film opposite to the substrate. This step is the same as the resist pattern forming method (I) described above.
(에칭 공정 (II))(Etching process (II))
본 공정에서는, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭을 행한다. 이에 의해, 기판에 패턴이 형성된다. 본 공정은, 상술한 에칭 공정 (I)과 마찬가지이다.In this step, etching using the resist pattern as a mask is performed. Thus, a pattern is formed on the substrate. This step is the same as the etching step (I) described above.
실시예Example
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 각종 물성값의 측정 방법을 이하에 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically by examples, but the present invention is not limited to these examples. The measurement method of various physical property values is shown below.
[중량 평균 분자량(Mw)][Weight average molecular weight (Mw)]
[A] 화합물이 중합체인 경우의 Mw는, 도소(주)의 GPC 칼럼(「G2000HXL」 2개 및 「G3000HXL」1개)을 사용해서, 유량: 1.0mL/분, 용출 용매: 테트라히드로푸란, 칼럼 온도: 40℃의 분석 조건에서, 단분산 폴리스티렌을 표준으로 하는 겔 투과 크로마토그래피(검출기:시차 굴절계)에 의해 측정했다.[A] When the compound is a polymer, Mw is a Tosoh Corporation GPC column (two "G2000HXL" and one "G3000HXL") flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, Column temperature: Measured by gel permeation chromatography (detector: Differential Refractometer) based on monodisperse polystyrene under analytical conditions of 40 ° C.
[A] 화합물에 있어서의 탄소 원자 함유율 및 수소 원자 함유율은, 계산에 의해 산출했다.The carbon atom content and hydrogen atom content in the [A] compound were calculated by calculation.
[막의 평균 두께][Average thickness of film]
막의 평균 두께는, 분광 엘립소미터(J.A.WOOLLAM사의 「M2000D」)를 사용하여 측정했다.The average thickness of the film was measured using a spectroscopic ellipsometer ("M2000D" manufactured by J.A.WOOLLAM).
<[A] 화합물의 합성><Synthesis of [A] compound>
하기 식 (A-1) 내지 (A-9)로 표시되는 화합물(이하, 「화합물 (A-1) 내지 (A-9)」라고도 한다) 및 하기 식 (A-10) 내지 (A-11)로 표시되는 수지(이하, 「수지 (A-10) 내지 (A-11)」이라고도 한다)를 이하에 나타내는 수순에 의해 합성했다.Compounds represented by the following formulas (A-1) to (A-9) (hereinafter also referred to as "compounds (A-1) to (A-9)") and the following formulas (A-10) to (A-11) ) (Hereinafter also referred to as "resin (A-10) to (A-11)") were synthesized by the procedure shown below.
[합성예 1-1][Synthesis Example 1-1]
반응 용기에 질소 분위기 하에서, 세사몰 30.0g, 2,6-디플루오로벤조니트릴 28.8g, 탄산칼륨 30.0g 및 N,N-디메틸아세트아미드 146.9g을 첨가하고, 120℃에서 7시간 반응시켰다. 그 후 반응 용액을 실온까지 냉각하고, 5,5',6,6'-테트라히드록시-3,3,3',3'-테트라메틸-1,1-스피로비스인단 14.1g, 탄산칼륨 17.2g 및 N,N-디메틸아세트아미드 14.1g을 첨가하고, 130℃에서 12시간 반응시킴으로써, 상기 화합물 (A-1)을 얻었다.Under nitrogen atmosphere, 30.0 g of sesamol, 28.8 g of 2,6-difluorobenzonitrile, 30.0 g of potassium carbonate, and 146.9 g of N, N-dimethylacetamide were added to the reaction vessel and reacted at 120 ° C for 7 hours. The reaction solution was then cooled to room temperature, 14.1 g of 5,5 ', 6,6'-tetrahydroxy-3,3,3', 3'-tetramethyl-1,1-spirobisindan, 17.2 g of potassium carbonate The compound (A-1) was obtained by adding 14.1 g of g and N, N-dimethylacetamide and reacting at 130 ° C for 12 hours.
[합성예 1-2 내지 1-4, 1-6 내지 1-8][Synthesis Examples 1-2 to 1-4, 1-6 to 1-8]
전구체를 적절히 선택해서, 합성예 1-1과 마찬가지로 하여, 상기 화합물 (A-2) 내지 (A-4) 및 (A-6) 내지 (A-8)을 합성했다.The precursors were appropriately selected, and the compounds (A-2) to (A-4) and (A-6) to (A-8) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1-1.
[합성예 1-5][Synthesis Example 1-5]
반응 용기에 질소 분위기 하에서, 3,4-(메틸렌디옥시)아세토페논 20.0g 및 m-크실렌 20.0g을 투입하고, 이어서 도데실벤젠술폰산 4.0g을 첨가하고, 140℃에서 16시간 반응시킴으로써, 상기 화합물 (A-5)를 얻었다.To the reaction vessel, under nitrogen atmosphere, 20.0 g of 3,4- (methylenedioxy) acetophenone and 20.0 g of m-xylene were added, and then 4.0 g of dodecylbenzenesulfonic acid was added and reacted at 140 ° C for 16 hours. Compound (A-5) was obtained.
[합성예 1-9][Synthesis Example 1-9]
전구체를 적절히 선택해서, 합성예 1-5와 마찬가지로 하여, 상기 화합물 (A-9)를 합성했다.A precursor was appropriately selected, and the compound (A-9) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1-5.
[합성예 1-10][Synthesis Example 1-10]
반응 용기에 질소 분위기 하에서, 메틸에틸케톤 14.0g을 투입하고, 액온도를 80℃로 승온했다. 별도 5-비닐-1,3-벤조디옥솔 20.0g, 2,2-아조비스이소부티레이트 1.6g 및 메틸에틸케톤 26.0g으로부터 조제한 용액을 상기 액에 대하여 80℃를 유지하면서 3시간에 걸쳐 적하했다. 추가로 적하 후 80℃에서 3시간 숙성시킴으로써, 상기 수지 (A-10)을 얻었다.Under a nitrogen atmosphere, 14.0 g of methyl ethyl ketone was added to the reaction vessel, and the liquid temperature was raised to 80 ° C. Separately, a solution prepared from 20.0g of 5-vinyl-1,3-benzodioxole, 1.6g of 2,2-azobisisobutyrate and 26.0g of methyl ethyl ketone was added dropwise over 3 hours while maintaining 80 ° C to the solution. . The resin (A-10) was obtained by further dropping and aging at 80 ° C for 3 hours.
[합성예 1-11][Synthesis Example 1-11]
반응 용기에 질소 분위기 하에서, 레조르시놀 15.0g, 피페로날 20.5g 및 에탄올 177.3g을 투입하고, 실온에서 용해시켰다. 얻어진 용액에 농염산 40.1g을 1시간에 걸쳐 적하하고, 그 후 용액 온도를 80℃로 해서 7시간 숙성시켰다. 숙성 후, 용액 온도가 실온이 될 때까지 냉각했다. 그 후, 석출된 적갈색의 고형물을, 여과로 에탄올 용액을 제거함으로써 회수하여, 전구체가 되는 고형물을 얻었다.To the reaction vessel, 15.0 g of resorcinol, 20.5 g of piperonal and 177.3 g of ethanol were added under a nitrogen atmosphere and dissolved at room temperature. 40.1 g of concentrated hydrochloric acid was added dropwise to the obtained solution over 1 hour, after which the solution temperature was set to 80 ° C and aged for 7 hours. After aging, the solution was cooled to room temperature. Thereafter, the precipitated reddish brown solid was recovered by filtration to remove the ethanol solution, thereby obtaining a solid as a precursor.
다음에 반응 용기에 질소 분위기 하에서, 상기 얻어진 전구체 15.0g, 4-메틸-2-펜타논 30.0g, 메탄올 15.0g 및 25질량% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액 45.2g을 투입하고, 실온에서 용해시켰다. 그 후 50℃로 승온하고, 프로파르길브로마이드 14.7g을 30분에 걸쳐 적하하고, 그대로 50℃에서 6시간 숙성시킴으로써, 상기 수지 (A-11)을 얻었다.Next, 15.0 g of the obtained precursor, 30.0 g of 4-methyl-2-pentanone, 15.0 g of methanol, and 45.2 g of a 25% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide were added to the reaction vessel under a nitrogen atmosphere and dissolved at room temperature. . Then, it heated up to 50 degreeC, 14.7 g of propargyl bromide was dripped over 30 minutes, and it was aged at 50 degreeC for 6 hours as it was, and the said resin (A-11) was obtained.
[합성예 2-1][Synthesis Example 2-1]
반응 용기에, 질소 분위기 하에서, m-크레졸 250.0g, 37질량% 포르말린 125.0g 및 무수 옥살산 2g을 첨가하고, 100℃에서 3시간, 180℃에서 1시간 반응시킨 후, 감압 하에서 미반응 모노머를 제거하고, 하기 식 (a-1)로 표시되는 수지를 얻었다. 얻어진 수지(a-1)의 Mw는 11,000이었다.To the reaction vessel, under nitrogen atmosphere, 250.0 g of m-cresol, 125.0 g of 37% by mass formalin and 2 g of oxalic anhydride were added, reacted at 100 ° C for 3 hours, and at 180 ° C for 1 hour, and then unreacted monomer was removed under reduced pressure. Then, a resin represented by the following formula (a-1) was obtained. Mw of the obtained resin (a-1) was 11,000.
<조성물의 조제><Preparation of composition>
조성물의 조제에 사용한 [A] 화합물, [B] 용매, 산 발생제(이하, 「[C] 산 발생제」라고도 한다) 및 가교제(이하, 「[D] 가교제」라고도 한다)에 대해서 이하에 나타낸다.[A] Compound, [B] solvent, acid generator (hereinafter also referred to as "[C] acid generator") and crosslinking agent (hereinafter also referred to as "[D] crosslinking agent") used in the preparation of the composition are as follows. Shows.
[[A] 화합물][[A] compound]
실시예: 상기 합성한 화합물 (A-1) 내지 (A-9), 수지 (A-10) 및 (A-11)Examples: Compounds (A-1) to (A-9), resins (A-10) and (A-11) synthesized above
비교예: 상기 합성한 수지(a-1)Comparative Example: The synthetic resin (a-1)
[[B] 용매][[B] solvent]
B-1: 아세트산프로필렌글리콜모노메틸에테르B-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate
[[C] 산 발생제][[C] acid generator]
C-1: 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄노나플루오로-n-부탄술포네이트(하기 식 (C-1)로 표시되는 화합물)C-1: Bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate (compound represented by the following formula (C-1))
[[D] 가교제][[D] crosslinking agent]
D-1: 1,3,4,6-테트라키스(메톡시메틸)글리콜우릴(하기 식 (D-1)로 표시되는 화합물)D-1: 1,3,4,6-tetrakis (methoxymethyl) glycoluril (compound represented by the following formula (D-1))
[실시예 1-1][Example 1-1]
[A] 화합물로서의 (A-1) 10질량부를 [B] 용매로서의 (B-1) 90질량부에 용해했다. 얻어진 용액을 구멍 직경 0.1㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 조성물 (J-1)을 조제했다.[A] 10 parts by mass of (A-1) as a compound was dissolved in 90 parts by mass of (B-1) as a [B] solvent. The obtained solution was filtered through a membrane filter having a pore diameter of 0.1 µm to prepare composition (J-1).
[실시예 1-2 내지 1-11 및 비교예 1-1][Examples 1-2 to 1-11 and Comparative Example 1-1]
하기 표 1에 나타내는 종류 및 함유량의 각 성분을 사용한 것 이외에는 실시예 1-1과 마찬가지로 조작하여, 조성물 (J-2) 내지 (J-11) 및 (CJ-1)을 조제했다. 표 1 중의 「-」은 해당하는 성분을 사용하지 않은 것을 나타낸다.Compositions (J-2) to (J-11) and (CJ-1) were prepared in the same manner as in Example 1-1 except that each component of the type and content shown in Table 1 below was used. "-" In Table 1 indicates that the corresponding component was not used.
<막의 형성><Formation of film>
[실시예 2-1 내지 2-11 및 비교예 2-1][Examples 2-1 to 2-11 and Comparative Example 2-1]
상기 조제한 조성물을, 실리콘 웨이퍼(기판) 상에, 스핀 코터(도쿄 일렉트론(주)의 「CLEAN TRACK ACT12」)를 사용하여, 회전 도공법에 의해 도공했다. 이어서, 대기 분위기 하에서, 하기 표 2에 나타내는 가열 온도(℃) 및 가열 시간(sec)에서 가열(소성)한 후, 23℃에서 60초간 냉각함으로써, 평균 두께 200㎚의 막을 형성하여, 기판 상에 막이 형성된 막 구비 기판을 얻었다.The prepared composition was coated on a silicon wafer (substrate) by a spin coating method using a spin coater ("CLEAN TRACK ACT12" manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd.). Subsequently, under an atmospheric atmosphere, a film having an average thickness of 200 nm was formed on the substrate by heating (sintering) at a heating temperature (° C) and heating time (sec) shown in Table 2 below, and then cooling at 23 ° C for 60 seconds. A film-equipped substrate on which a film was formed was obtained.
<평가><Evaluation>
상기 얻어진 조성물 및 상기 얻어진 막 구비 기판을 사용하여, 하기 항목에 대해서 하기 방법으로 평가를 행하였다. 평가 결과를 하기 표 2에 나타낸다.The following items were evaluated by the following methods using the obtained composition and the obtained film-equipped substrate. Table 2 shows the evaluation results.
[용매 내성][Solvent tolerance]
상기 얻어진 막 구비 기판을 시클로헥사논(실온)에 1분간 침지했다. 침지 전후의 막의 평균 두께를 측정했다. 침지 전의 막의 평균 두께를 X0, 침지 후의 막의 평균 두께를 X1로 하여, (X1-X0)×100/X0에서 구해지는 수치의 절댓값을 산출하고, 막 두께 변화율(%)이라 했다. 용매 내성은, 막 두께 변화율이 1% 미만인 경우에는 「A」(양호)로, 1% 이상 5% 미만인 경우에는 「B」(약간 양호)로, 5% 이상인 경우에는 「C」(불량)로 했다.The obtained film-equipped substrate was immersed in cyclohexanone (room temperature) for 1 minute. The average thickness of the membrane before and after immersion was measured. The average thickness of the film before immersion was X 0 and the average thickness of the film after immersion was X 1 , and an absolute value of a value obtained from (X 1 -X 0 ) × 100 / X 0 was calculated, and it was referred to as a film thickness change rate (%). . The solvent resistance is "A" (good) when the film thickness change rate is less than 1%, "B" (slightly good) when 1% or more and less than 5%, and "C" (poor) when it is 5% or more. did.
[평탄성][Flatness]
상기 조제한 조성물을, 도 1에 도시한 바와 같이, 깊이 100㎚, 폭 10㎛의 트렌치 패턴이 형성된 실리콘 기판(1) 상에, 스핀 코터(도쿄 일렉트론(주)의 「CLEAN TRACK ACT12」)를 사용하여, 회전 도공법에 의해 도공했다. 스핀 코트의 회전 속도는, 상기 「막의 형성」에 있어서, 평균 두께 200㎚의 막을 형성하는 경우와 동일하게 했다. 이어서, 대기 분위기 하에서, 하기 표 2에 나타내는 가열 온도(℃) 및 가열 시간(sec)에서 가열(소성)하고, 비트렌치 패턴의 부분에 있어서의 평균 두께 200㎚의 막(2)을 형성하여, 상기 실리콘 기판이 막으로 피복된 막 구비 실리콘 기판을 얻었다.1, a spin coater ("CLEAN TRACK ACT12" of Tokyo Electron Co., Ltd.) was used on the
상기 막 구비 실리콘 기판의 단면 형상을 주사형 전자 현미경((주)히타치 하이테크놀러지즈의 「S-4800」)으로 관찰하고, 이 막의 상기 트렌치 패턴의 중앙 부분 b에 있어서의 높이와, 상기 트렌치 패턴의 단으로부터 5㎛의 장소의 비트렌치 패턴의 부분 a에 있어서의 높이와의 차(ΔFT)를 평탄성의 지표로 했다. 평탄성은, 이 ΔFT가 40㎚ 미만인 경우에는 「A」(양호)로, 40㎚ 이상 60㎚ 미만인 경우에는 「B」(약간 양호)로, 60㎚ 이상인 경우에는 「C」(불량)로 평가했다. 또한, 도 1에서 나타내는 높이의 차는, 실제보다 과장되게 기재하고 있다.The cross-sectional shape of the silicon substrate with a film was observed with a scanning electron microscope ("S-4800" by Hitachi High-Technologies Co., Ltd.), and the height in the central portion b of the trench pattern of the film and the trench pattern The difference (ΔFT) from the height in the portion a of the bit trench pattern at a location of 5 µm from the stage of was used as an index of flatness. The flatness was evaluated as "A" (good) when this ΔFT was less than 40 nm, "B" (slightly good) when more than 40 nm and less than 60 nm, and "C" (bad) when more than 60 nm. . In addition, the difference in height shown in FIG. 1 is described to be more exaggerated than in reality.
[웨트 박리 내성][Wet Peel Resistance]
상기 조제한 조성물을, 실리콘 웨이퍼(기판) 상에 회전 도공법에 의해 도공했다. 이어서, 대기 분위기 하에서, 하기 표 2에 나타내는 가열 온도(℃) 및 가열 시간(sec)에서 가열(소성)하여, 평균 두께 150㎚의 막을 형성하여, 기판 상에 막이 형성된 막 구비 기판을 얻었다. 상기 막 구비 기판을, 알칼리성 과산화수소수(25질량% 암모니아 수용액/30질량% 과산화수소수 용액/물=1/2/40(질량비)의 혼합액(SC1)에, 60 내지 65℃)에서 5분간 침지하고, 수세, 건조했다. 침지 전후의 막의 평균 두께를 측정했다. 침지 전의 막의 평균 두께를 T0, 침지 후의 막의 평균 두께를 T1이라 하여, (T1-T0)×100/T0에서 구해지는 수치의 절댓값을 산출하고, 막 두께 변화율(%)로 했다. 웨트 박리 내성은, 막 두께 변화율이 5% 미만인 경우에는 「A」(양호)로, 5% 이상인 경우에는 「B」(불량)로 평가했다.The prepared composition was coated on a silicon wafer (substrate) by a rotation coating method. Subsequently, under an atmospheric atmosphere, heating (firing) was performed at the heating temperature (° C.) and heating time (sec) shown in Table 2 below to form a film having an average thickness of 150 nm to obtain a film-equipped substrate with a film formed on the substrate. The substrate with the film was immersed in an alkaline hydrogen peroxide solution (25 mass% aqueous ammonia solution / 30 mass% hydrogen peroxide solution / water = 1/2/40 (mass ratio) in a mixed solution (SC1) at 60 to 65 ° C.) for 5 minutes. , Washed, dried. The average thickness of the membrane before and after immersion was measured. Assuming that the average thickness of the film before immersion is T 0 and the average thickness of the film after immersion is T 1 , the absolute value of the value obtained from (T 1 -T 0 ) × 100 / T 0 was calculated, and the film thickness change rate (%) was used. . Wet peel resistance was evaluated as "A" (good) when the film thickness change rate was less than 5%, and "B" (bad) when it was 5% or more.
[굴곡 내성][Bending resistance]
상기 조제한 조성물을, 평균 두께 500㎚의 열산화막이 형성된 실리콘 기판 상에, 회전 도공법에 의해 도공한 후, 대기 분위기 하에서 350℃에서 60초간 가열(소성)하여, 평균 두께 200㎚의 막이 형성된 막 구비 기판을 얻었다. 상기 얻어진 막 구비 기판 상에, 규소 함유막 형성용 조성물(JSR(주)의 「NFC SOG080」)을 회전 도공법에 의해 도공한 후, 대기 분위기 하에서 200℃에서 60초간 가열(소성)하고, 추가로 300℃에서 60초간 가열(소성)하여, 평균 두께 50㎚의 규소 함유막을 형성했다. 이어서, 상기 규소 함유막 상에 ArF용 레지스트 조성물(JSR(주)의 「AR1682J」)을 회전 도공법에 의해 도공하고, 대기 분위기 하에서 130℃에서 60초간 가열(소성)하여, 평균 두께 200㎚의 레지스트막을 형성했다. 그 후, 레지스트막을, (주)니콘의 ArF 엑시머 레이저 노광 장치(렌즈 개구수 0.78, 노광 파장 193㎚)를 사용하여, 타깃 사이즈가 100㎚인 1대 1의 라인 앤 스페이스의 마스크 패턴을 개재하여, 노광량을 변화시켜서 노광한 후, 대기 분위기 하에서 130℃에서 60초간 가열(소성)하여, 2.38질량% 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 수용액을 사용하여, 25℃에서 1분간 현상하고, 수세, 건조하여, 라인 패턴의 선폭이 30㎚ 내지 100㎚인 200㎚ 피치의 라인 앤 스페이스 레지스트 패턴이 형성된 기판을 얻었다.The prepared composition was coated on a silicon substrate on which a thermal oxide film having an average thickness of 500 nm was formed by rotational coating, and then heated (fired) at 350 ° C. for 60 seconds in an atmospheric atmosphere to form a film having an average thickness of 200 nm. Obtained substrates were obtained. On the obtained film-equipped substrate, a composition for forming a silicon-containing film ("NFC SOG080" by JSR Co., Ltd.) was coated by a rotational coating method, followed by heating (firing) at 200 DEG C for 60 seconds in an atmospheric atmosphere, and then adding The furnace was heated (fired) at 300 ° C for 60 seconds to form a silicon-containing film having an average thickness of 50 nm. Subsequently, an ArF resist composition ("AR1682J" by JSR Co., Ltd.) was coated on the silicon-containing film by a rotational coating method, and heated (fired) at 130 ° C for 60 seconds in an atmospheric atmosphere to obtain an average thickness of 200 nm. A resist film was formed. Then, the resist film was interposed using a Nikon ArF excimer laser exposure apparatus (lens numerical aperture 0.78, exposure wavelength 193 nm) through a one-to-one line-and-space mask pattern with a target size of 100 nm. , After exposure by changing the exposure amount, heated (fired) at 130 ° C. for 60 seconds in an atmospheric atmosphere, developed at 25 ° C. for 1 minute using a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, and washed with water, By drying, a substrate on which a line and space resist pattern having a pitch of 200 nm having a line width of 30 nm to 100 nm was formed was formed.
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 에칭 장치(도쿄 일렉트론(주)의 「TACTRAS」)를 사용하여, CF4=200sccm, PRESS.=85mT, HF RF(플라스마 생성용 고주파 전력)=500W, LF RF(바이어스용 고주파 전력)=0W, DCS=-150V, RDC(가스 센터 유량비)=50%의 조건에서 규소 함유막을 에칭해서, 규소 함유막에 패턴이 형성된 기판을 얻었다. 이어서, 상기 규소 함유막 패턴을 마스크로 하여, 에칭 장치(도쿄 일렉트론(주)의 「TACTRAS」)를 사용하여, O2=400sccm, PRESS.=25mT, HF RF(플라스마 생성용 고주파 전력)=400W, LF RF(바이어스용 고주파 전력)=0W, DCS=0V, RDC(가스 센터 유량비)=50%의 조건에서 막을 에칭해서, 막에 패턴이 형성된 기판을 얻었다. 상기 막 패턴을 마스크로 하여, 에칭 장치(도쿄 일렉트론(주)의 「TACTRAS」)를 사용하여, CF4=180sccm, Ar=360sccm, PRESS.=150mT, HF RF(플라스마 생성용 고주파 전력)=1,000W, LF RF(바이어스용 고주파 전력)=1,000W, DCS=-150V, RDC(가스 센터 유량비)=50%, 60sec의 조건에서 열산화막을 에칭했다.Using the resist pattern as a mask, using an etching apparatus ("TACTRAS" of Tokyo Electron Co., Ltd.), CF 4 = 200sccm, PRESS. = 85mT, HF RF (high frequency power for plasma generation) = 500W, LF RF ( The silicon-containing film was etched under the conditions of high frequency power for bias) = 0 W, DCS = -150 V, RDC (gas center flow rate ratio) = 50% to obtain a substrate on which a pattern was formed on the silicon-containing film. Subsequently, using the silicon-containing film pattern as a mask, using an etching apparatus ("TACTRAS" of Tokyo Electron Co., Ltd.), O 2 = 400 sccm, PRESS. = 25 mT, HF RF (high frequency power for plasma generation) = 400 W , The film was etched under the conditions of LF RF (high frequency power for bias) = 0 W, DCS = 0 V, and RDC (gas center flow rate ratio) = 50% to obtain a substrate on which a pattern was formed on the film. Using the film pattern as a mask, using an etching device ("TACTRAS" of Tokyo Electron Co., Ltd.), CF 4 = 180sccm, Ar = 360sccm, PRESS. = 150mT, HF RF (high frequency power for plasma generation) = 1,000 The thermal oxide film was etched under conditions of W, LF RF (high frequency power for bias) = 1,000 W, DCS = -150 V, RDC (gas center flow rate) = 50%, and 60 sec.
그 후, 각 선폭의 막 패턴의 형상을 주사형 전자 현미경((주)히타치 하이테크놀러지즈의 「CG-4000」)으로 250,000배로 확대한 화상을 얻고, 그의 화상 처리를 행함으로써, 도 2에 도시한 바와 같이, 관찰된 형상에 있어서의 길이 1,000㎚의 막 패턴(3)(라인 패턴)의 가로 측면(3a)에 대해서, 100㎚ 간격으로 10군데 측정한 선폭 방향의 위치 Xn(n=1 내지 10)과, 이들 선폭 방향의 위치의 평균값의 위치 Xa로부터 계산된 표준 편차를 3배로 한 3시그마의 값을 LER(라인 에지 러프니스)이라 했다. 막 패턴의 굴곡의 정도를 나타내는 LER은, 막 패턴의 선폭이 가늘어짐에 따라 증대한다. 굴곡 내성은 LER이 5.5㎚가 되는 막 패턴의 선폭이 40.0㎚ 미만인 경우를 「A」(양호)로, 40.0㎚ 이상 45.0㎚ 미만인 경우를 「B」(약간 양호)로, 45.0㎚ 이상인 경우를 「C」(불량)로 평가했다. 부언하면, 도 2에서 나타내는 막 패턴의 굴곡 상태는, 실제보다 과장되게 기재하고 있다.Thereafter, the shape of the film pattern of each line width is enlarged by 250,000 times with a scanning electron microscope ("CG-4000" by Hitachi High-Technologies Co., Ltd.) to obtain an image enlarged by 250,000 times, and the image processing thereof is shown in Fig. 2. As described above, the position Xn (n = 1 to 1) in the line width direction measured at 10 positions at 100 nm intervals with respect to the
표 2의 결과에서 알 수 있듯이, 실시예의 조성물 및 막 구비 기판은, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수하다. 이에 비해, 비교예의 조성물 및 막 구비 기판은, 용매 내성은 우수하기는 하지만, 평탄성 및 패턴의 굴곡 내성이 떨어지고 있고, 웨트 박리 내성도 낮은 것이었다.As can be seen from the results in Table 2, the composition of the Examples and the substrate with a film are excellent in flatness, wet peel resistance and bending resistance of the pattern while maintaining solvent resistance. On the other hand, although the composition and the film-equipped substrate of the comparative example had excellent solvent resistance, the flatness and the bending resistance of the pattern were poor, and the wet peel resistance was also low.
본 발명의 조성물은, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 형성할 수 있다. 본 발명의 막은, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수하다. 본 발명의 막 형성 방법에 의하면, 용매 내성을 유지하면서, 평탄성, 웨트 박리 내성 및 패턴의 굴곡 내성이 우수한 막을 형성할 수 있다. 본 발명의 패터닝된 기판의 제조 방법에 의하면, 상기 형성된 우수한 막을 사용함으로써, 양호한 패터닝된 기판을 얻을 수 있다. 따라서, 이들은, 금후 더욱 미세화가 진행될 것으로 예상되는 반도체 디바이스의 제조 등에 적합하게 사용할 수 있다.The composition of the present invention can form a film excellent in flatness, wet peeling resistance and pattern bending resistance while maintaining solvent resistance. The film of the present invention is excellent in flatness, wet peeling resistance and bending resistance of the pattern while maintaining solvent resistance. According to the film forming method of the present invention, a film excellent in flatness, wet peeling resistance and pattern bending resistance can be formed while maintaining solvent resistance. According to the method for manufacturing a patterned substrate of the present invention, a good patterned substrate can be obtained by using the formed excellent film. Therefore, these can be suitably used for the manufacture of semiconductor devices, etc., which are expected to be further refined in the future.
1 : 실리콘 기판
2 : 막
3 : 막 패턴
3a : 막 패턴의 가로 측면1: Silicon substrate
2: membrane
3: Membrane pattern
3a: Transverse side of membrane pattern
Claims (12)
용매
를 함유하는 조성물.
(식 (1) 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. Ar1은 환원수 6 내지 20의 아렌 또는 헤테로아렌으로부터 (n+3)개의 수소 원자를 제외한 기이다. X는 산소 원자, -CR3R4-, -CR3R4-O- 또는 -O-CR3R4-이다. R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. n은 0 내지 9의 정수이다. n이 1인 경우, R5는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n이 2 이상인 경우, 복수의 R5는 서로 동일하거나 혹은 상이하고, 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 복수의 R5 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 원자쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. *은 상기 화합물에 있어서의 상기 식 (1)로 표시되는 기 이외의 부분과의 결합 부위를 나타낸다.)A compound having a group represented by the following formula (1), a molecular weight of 200 or more, and a content of carbon atoms of 40 mass% or more,
menstruum
The composition containing.
(In formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other) These are part of the alicyclic structure of reduced water 3 to 20 composed of the carbon atom to which they are attached Ar 1 is a group excluding (n + 3) hydrogen atoms from arenes or heteroarene of reduced water 6 to 20. X is an oxygen atom , -CR 3 R 4 -, -CR 3 R 4 -O- , or -O-CR 3 R 4 -. a R 3 and R 4 are, each independently, a hydrogen atom, a fluorine atom, a C 1 -C 20 monovalent It is a hydrocarbon group or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are part of an alicyclic structure of reduced water 3 to 20 composed of carbon atoms to which they are bonded to each other, where n is an integer from 0 to 9. n If a person, R 5 is a hydroxy group, to A gen atom, a nitro group or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. N not less than 2, a plurality of R 5 are the same or different and are a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent group having 1 to 20 carbon atoms with each other It is an organic group or is a part of a ring structure of reduced water 4 to 20 composed of an atom chain to which two or more of a plurality of R 5 are joined together to combine them. * Is represented by the formula (1) in the compound. It indicates the binding site with a part other than the group to be.)
상기 도공 공정에 의해 형성된 도공막을 가열하는 공정
을 구비하는 막의 형성 방법.
(식 (1) 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. Ar1은 환원수 6 내지 20의 아렌 또는 헤테로아렌으로부터 (n+3)개의 수소 원자를 제외한 기이다. X는 산소 원자, -CR3R4-, -CR3R4-O- 또는 -O-CR3R4-이다. R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. n은 0 내지 9의 정수이다. n이 1인 경우, R5는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n이 2 이상인 경우, 복수의 R5는 서로 동일하거나 혹은 상이하고, 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 복수의 R5 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 원자쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. *은 상기 화합물에 있어서의 상기 식 (1)로 표시되는 기 이외의 부분과의 결합 부위를 나타낸다.)A step of coating a composition containing a compound having a group represented by the following formula (1), a molecular weight of 200 or more and a content of carbon atoms of 40% by mass or more, and a solvent on at least one side of the substrate;
Process for heating the coating film formed by the coating process
Method of forming a film comprising a.
(In formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other) These are part of the alicyclic structure of reduced water 3 to 20 composed of the carbon atom to which they are attached Ar 1 is a group excluding (n + 3) hydrogen atoms from arenes or heteroarene of reduced water 6 to 20. X is an oxygen atom , -CR 3 R 4 -, -CR 3 R 4 -O- , or -O-CR 3 R 4 -. a R 3 and R 4 are, each independently, a hydrogen atom, a fluorine atom, a C 1 -C 20 monovalent It is a hydrocarbon group or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are part of an alicyclic structure of reduced water 3 to 20 composed of carbon atoms to which they are bonded to each other, where n is an integer from 0 to 9. n If a person, R 5 is a hydroxy group, to A gen atom, a nitro group or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. N not less than 2, a plurality of R 5 are the same or different and are a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent group having 1 to 20 carbon atoms with each other It is an organic group or is a part of a ring structure of reduced water 4 to 20 composed of an atom chain to which two or more of a plurality of R 5 are joined together to combine them. * Is represented by the formula (1) in the compound. It indicates the binding site with a part other than the group to be.)
상기 도공 공정에 의해 형성된 도공막을 300℃ 이상의 온도에서 가열하는 공정
을 구비하는 막의 형성 방법.
(식 (1) 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. Ar1은 환원수 6 내지 20의 아렌 또는 헤테로아렌으로부터 (n+3)개의 수소 원자를 제외한 기이다. X는 산소 원자, -CR3R4-, -CR3R4-O- 또는 -O-CR3R4-이다. R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. n은 0 내지 9의 정수이다. n이 1인 경우, R5는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n이 2 이상인 경우, 복수의 R5는 서로 동일하거나 혹은 상이하고, 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 복수의 R5 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 원자쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. *은 상기 화합물에 있어서의 상기 식 (1)로 표시되는 기 이외의 부분과의 결합 부위를 나타낸다.)A step of coating a composition containing a compound having a group represented by the following formula (1), a molecular weight of 200 or more and a content of carbon atoms of 40% by mass or more, and a solvent on at least one side of the substrate;
A process of heating the coating film formed by the coating process at a temperature of 300 ° C or higher
Method of forming a film comprising a.
(In formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other) These are part of the alicyclic structure of reduced water 3 to 20 composed of the carbon atom to which they are attached Ar 1 is a group excluding (n + 3) hydrogen atoms from arenes or heteroarene of reduced water 6 to 20. X is an oxygen atom , -CR 3 R 4 -, -CR 3 R 4 -O- , or -O-CR 3 R 4 -. a R 3 and R 4 are, each independently, a hydrogen atom, a fluorine atom, a C 1 -C 20 monovalent It is a hydrocarbon group or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are part of an alicyclic structure of reduced water 3 to 20 composed of carbon atoms to which they are bonded to each other, where n is an integer from 0 to 9. n If a person, R 5 is a hydroxy group, to A gen atom, a nitro group or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. N not less than 2, a plurality of R 5 are the same or different and are a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent group having 1 to 20 carbon atoms with each other It is an organic group or is a part of a ring structure of reduced water 4 to 20 composed of an atom chain to which two or more of a plurality of R 5 are joined together to combine them. * Is represented by the formula (1) in the compound. It indicates the binding site with a part other than the group to be.)
상기 도공 공정에 의해 형성된 도공막을 가열하는 공정과,
상기 가열 공정에 의해 형성된 막의 상기 기판과는 반대인 면측에 규소 함유막을 형성하는 공정과,
염기성액에 의해 상기 규소 함유막을 제거하는 공정
을 구비하는 패터닝된 기판의 제조 방법.
(식 (1) 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. Ar1은 환원수 6 내지 20의 아렌 또는 헤테로아렌으로부터 (n+3)개의 수소 원자를 제외한 기이다. X는 산소 원자, -CR3R4-, -CR3R4-O- 또는 -O-CR3R4-이다. R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. n은 0 내지 9의 정수이다. n이 1인 경우, R5는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n이 2 이상인 경우, 복수의 R5는 서로 동일하거나 혹은 상이하고, 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 복수의 R5 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 원자쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. *은 상기 화합물에 있어서의 상기 식 (1)로 표시되는 기 이외의 부분과의 결합 부위를 나타낸다.)A step of coating a composition containing a compound having a group represented by the following formula (1), a molecular weight of 200 or more and a content of carbon atoms of 40% by mass or more, and a solvent on at least one side of the substrate;
A step of heating the coating film formed by the coating process;
Forming a silicon-containing film on a surface side opposite to the substrate of the film formed by the heating process;
Process of removing the silicon-containing film with a basic liquid
Method of manufacturing a patterned substrate comprising a.
(In formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other) These are part of the alicyclic structure of reduced water 3 to 20 composed of the carbon atom to which they are attached Ar 1 is a group excluding (n + 3) hydrogen atoms from arenes or heteroarene of reduced water 6 to 20. X is an oxygen atom , -CR 3 R 4 -, -CR 3 R 4 -O- , or -O-CR 3 R 4 -. a R 3 and R 4 are, each independently, a hydrogen atom, a fluorine atom, a C 1 -C 20 monovalent It is a hydrocarbon group or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are part of an alicyclic structure of reduced water 3 to 20 composed of carbon atoms to which they are bonded to each other, where n is an integer from 0 to 9. n If a person, R 5 is a hydroxy group, to A gen atom, a nitro group or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. N not less than 2, a plurality of R 5 are the same or different and are a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent group having 1 to 20 carbon atoms with each other It is an organic group or is a part of a ring structure of reduced water 4 to 20 composed of an atom chain to which two or more of a plurality of R 5 are joined together to combine them. * Is represented by the formula (1) in the compound. It indicates the binding site with a part other than the group to be.)
상기 도공 공정에 의해 형성된 도공막을 가열하는 공정과,
상기 가열 공정에 의해 형성된 막의 상기 기판과는 반대인 면측에 규소 함유막을 형성하는 공정과,
상기 규소 함유막의 상기 기판과는 반대인 면측에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭을 행하는 공정
을 구비하는 패터닝된 기판의 제조 방법.
(식 (1) 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. Ar1은 환원수 6 내지 20의 아렌 또는 헤테로아렌으로부터 (n+3)개의 수소 원자를 제외한 기이다. X는 산소 원자, -CR3R4-, -CR3R4-O- 또는 -O-CR3R4-이다. R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 불소화 탄화수소기이거나, 또는 이들 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다. n은 0 내지 9의 정수이다. n이 1인 경우, R5는 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. n이 2 이상인 경우, 복수의 R5는 서로 동일하거나 혹은 상이하고, 히드록시기, 할로겐 원자, 니트로기 혹은 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 복수의 R5 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 원자쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. *은 상기 화합물에 있어서의 상기 식 (1)로 표시되는 기 이외의 부분과의 결합 부위를 나타낸다.)A step of coating a composition containing a compound having a group represented by the following formula (1), a molecular weight of 200 or more and a content of carbon atoms of 40% by mass or more, and a solvent on at least one side of the substrate;
A step of heating the coating film formed by the coating process;
Forming a silicon-containing film on a surface side opposite to the substrate of the film formed by the heating process;
Forming a resist pattern on a surface side opposite to the substrate of the silicon-containing film;
Etching using the resist pattern as a mask
Method of manufacturing a patterned substrate comprising a.
(In formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other) These are part of the alicyclic structure of reduced water 3 to 20 composed of the carbon atom to which they are attached Ar 1 is a group excluding (n + 3) hydrogen atoms from arenes or heteroarene of reduced water 6 to 20. X is an oxygen atom , -CR 3 R 4 -, -CR 3 R 4 -O- , or -O-CR 3 R 4 -. a R 3 and R 4 are, each independently, a hydrogen atom, a fluorine atom, a C 1 -C 20 monovalent It is a hydrocarbon group or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are part of an alicyclic structure of reduced water 3 to 20 composed of carbon atoms to which they are bonded to each other, where n is an integer from 0 to 9. n If a person, R 5 is a hydroxy group, to A gen atom, a nitro group or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. N not less than 2, a plurality of R 5 are the same or different and are a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, or a monovalent group having 1 to 20 carbon atoms with each other It is an organic group or is a part of a ring structure of reduced water 4 to 20 composed of an atom chain to which two or more of a plurality of R 5 are joined together to combine them. * Is represented by the formula (1) in the compound. It indicates the binding site with a part other than the group to be.)
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